JP3463576B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP3463576B2
JP3463576B2 JP26036598A JP26036598A JP3463576B2 JP 3463576 B2 JP3463576 B2 JP 3463576B2 JP 26036598 A JP26036598 A JP 26036598A JP 26036598 A JP26036598 A JP 26036598A JP 3463576 B2 JP3463576 B2 JP 3463576B2
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丈和 伊藤
宏樹 村田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはNOx の発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環(以下、EGRと
称す)通路により連結し、このEGR通路を介して排気
ガス、即ちEGRガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、EGRガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、E
GRガス量を増大するほど、即ちEGR率(EGRガス
量/(EGRガス量+吸入空気量))を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとNOx の発生量が低下し、従ってEGR率を増大す
ればするほどNOx の発生量は低下することになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, for example, a diesel engine, an engine exhaust passage and an engine intake passage are connected by an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage in order to suppress the generation of NO x. Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated into the engine intake passage via the EGR passage. In this case, the EGR gas has a relatively high specific heat and therefore can absorb a large amount of heat.
The combustion temperature in the combustion chamber decreases as the GR gas amount increases, that is, as the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)) increases. When the combustion temperature decreases, the amount of NO x generated decreases. Therefore, the higher the EGR rate, the lower the amount of NO x generated.

【0003】このように従来よりEGR率を増大すれば
NOx の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらEGR率を増大させていくとEGR率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上EGR率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるE
GR率がEGR率の最大許容限界であると考えられてい
る。
As described above, it has been known that the amount of NO x generated can be reduced by increasing the EGR rate. However, when the EGR rate is increased, when the EGR rate exceeds a certain limit, the amount of soot generated, that is, the smoke starts to increase rapidly. In this regard, it has been conventionally thought that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase infinitely, and therefore the smoke will start to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit for the EGR rate.

【0004】従って従来よりEGR率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このEGR率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ30パーセントから50パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではEGR率は最大でも3
0パーセントから50パーセント程度に抑えられてい
る。
Therefore, conventionally, the EGR rate is set within a range that does not exceed the maximum allowable limit. The maximum allowable limit of this EGR rate is approximately 30 to 50 percent, though it varies considerably depending on the engine type and fuel.
Therefore, in the conventional diesel engine, the maximum EGR rate is 3
It is suppressed from 0% to 50%.

【0005】このように従来ではEGR率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりEG
R率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてNO
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてEGR
率をNOx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもNOx およびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のN
x およびスモークが発生してしまうのが現状である。
As described above, in the past, it was considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate.
The R rate is NO within the range that does not exceed this maximum allowable limit.
It was stipulated that the amount of x and smoke generated should be as small as possible. However, in this way EGR
Even if the rate is set so that the amount of NO x and smoke produced is as small as possible, there is a limit to the reduction in the amount of NO x and smoke produced, and in reality, a considerable amount of N 2 is still left.
The O x, and smoke is generated at present.

【0006】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる、即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
x の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびNO
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
However, if the EGR rate is made larger than the maximum permissible limit in the process of studying the combustion of a diesel engine, the smoke increases sharply as described above, but there is a peak in the amount of smoke produced, and the peak is exceeded. EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease sharply this time. When the EGR rate is 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is strongly cooled, the EGR rate is almost 55% or more. It was found that it was almost zero, that is, soot was hardly generated. At this time, N
It has also been found that the amount of O x generated is extremely small.
After that, the reason why soot was not generated was examined based on this finding, and as a result, soot and NO
This led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . This new combustion system will be explained in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle of the process until the hydrocarbons grow into soot.

【0007】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
[0007] That is, as a result of repeated experimental research, it was found that when the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber were below a certain temperature, the growth of hydrocarbons stopped in the middle of the process before reaching soot. However, if the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons will suddenly grow to soot. In this case, the temperature of the fuel and its surrounding gas is greatly affected by the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns, and the endothermic amount of the gas around the fuel is adjusted according to the amount of heat generated during fuel combustion. Thus, the temperature of the fuel and the gas around it can be controlled.

【0008】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている(特
願平9−305850号)。
Therefore, if the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated and the fuel and the surroundings during combustion in the combustion chamber will be eliminated. It is possible to control the gas temperature in the range below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway by adjusting the heat absorption amount of the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of the new combustion system. The applicant has already applied for an internal combustion engine that employs this new combustion system (Japanese Patent Application No. 9-305850).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼のもとではEGRガス量が燃焼に大きな影響を与え、
斯くして機関の運転状態に対して良好な燃焼を行いうる
最適なEGR率が存在する。従ってこの新たな燃焼のも
とで良好な燃焼を確保するためにはEGR率を機関の運
転状態に応じた最適なEGR率に制御する必要がある。
By the way, under this new combustion, the EGR gas amount has a great influence on the combustion.
Thus, there is an optimum EGR rate that allows good combustion for the engine operating conditions. Therefore, in order to ensure good combustion under this new combustion, it is necessary to control the EGR rate to an optimum EGR rate according to the operating state of the engine.

【0010】ところでEGR率は前述の如くEGRガス
量/(EGRガス量+吸入空気量)で表されるのでEG
Rガス量および吸入空気量がわかればEGR率を求める
ことができ、EGR率を求めることができればEGRガ
ス量又は吸入空気量、或いはEGRガス量と吸入空気量
の双方を制御することによってEGR率を機関の運転状
態に応じた最適なEGR率に制御することができる。
By the way, since the EGR rate is expressed by the EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount) as described above, EG
If the R gas amount and the intake air amount are known, the EGR rate can be obtained. If the EGR rate can be obtained, the EGR rate can be controlled by controlling the EGR gas amount or the intake air amount, or both the EGR gas amount and the intake air amount. Can be controlled to an optimum EGR rate according to the operating state of the engine.

【0011】しかしながらこの場合、実際問題として吸
気通路内に再循環せしめられるEGRガス量を検出する
のは困難であり、従って他の何らかの方法によってEG
R率を機関の運転状態に応じた最適なEGR率に制御す
る必要がある。
However, in this case, as a practical matter, it is difficult to detect the amount of EGR gas that is recirculated in the intake passage, and therefore, by some other method, EG
It is necessary to control the R rate to an optimum EGR rate according to the operating state of the engine.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】そこで1番目の発明で
は、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大して
いくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼
室内に供給される再循環排気ガス量を更に増大していく
と燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生し
なくなる内燃機関において、機関吸気通路内に再循環排
気ガスを供給すると共に煤の発生量がピークとなる再循
環排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガ
ス量を多くすることによって燃焼室内における燃焼時の
燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よ
りも低い温度に抑制し、燃焼室内に供給される吸入空気
量を機関の運転状態に応じた予め定められた吸入空気量
に制御するための吸入空気量制御手段と、吸気通路内の
圧力を検出する圧力検出手段と、吸気通路内の圧力に基
づいて排気ガス再循環率が目標排気ガス再循環率となる
ように再循環排気ガス量を制御する再循環排気ガス量制
御手段とを具備している。
In [SUMMARY OF THE Therefore the first invention, it reaches a peak generation amount of As you increase the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber soot increases gradually, the combustion
Further increase the amount of recirculated exhaust gas supplied to the room
And fuel around it during combustion in the chamber and combustion chamber
The temperature is lower than the soot formation temperature and soot is almost generated.
In an internal combustion engine that eliminates combustion by increasing the recirculated exhaust gas where the amount of production of soot is supplied to the combustion chamber than the recirculation amount of exhaust gas reaches a peak supplies recirculated exhaust gas into the engine intake passage When burning indoors
The temperature of the fuel and the gas around it is the temperature at which soot is produced.
The intake air amount control means for suppressing the intake air amount supplied to the combustion chamber to a predetermined intake air amount according to the operating state of the engine, and the pressure in the intake passage. And a recirculation exhaust gas amount control unit for controlling the recirculation exhaust gas amount so that the exhaust gas recirculation ratio becomes the target exhaust gas recirculation ratio based on the pressure in the intake passage. ing.

【0013】即ち、吸入空気量又はEGRガス量が少な
くなれば吸気通路内の圧力は低くなり、これに対して吸
入空気量又はEGRガス量が多くなれば吸気通路内の圧
力は高くなる。即ち、吸気通路内の圧力は吸入空気量と
EGRガス量の和によって定まることになる。ところで
1番目の発明では吸入空気量制御手段によって吸入空気
量が予め定められた吸入空気量に制御されており、従っ
てこのとき吸気通路内の圧力からEGRガス量が予め定
められたEGRガス量であるか否か、即ちEGR率が目
標EGR率となっているか否かを判断できることにな
る。
That is, when the intake air amount or EGR gas amount decreases, the pressure in the intake passage decreases, whereas when the intake air amount or EGR gas amount increases, the intake passage pressure increases. That is, the pressure in the intake passage is determined by the sum of the intake air amount and the EGR gas amount. In the first aspect, the intake air amount control means controls the intake air amount to a predetermined intake air amount. Therefore, at this time, the EGR gas amount from the pressure in the intake passage is equal to the predetermined EGR gas amount. Whether or not there is, that is, whether or not the EGR rate is the target EGR rate can be determined.

【0014】この場合、EGR率が目標EGR率である
ときの吸気通路内の圧力に比べて吸気通路内の圧力が低
い場合にはEGRガス量が不足していることになり、こ
の場合にはEGRガス量を増大させればEGR率が目標
EGR率となる。これに対し、EGR率が目標EGR率
であるときの吸気通路内の圧力に比べて吸気通路内の圧
力が高い場合にはEGRガス量が過剰であることにな
り、この場合にはEGRガス量を減少させればEGR率
が目標EGR率となる。即ち、吸気通路内の圧力に基づ
きEGR量を制御することによってEGR率を目標EG
R率に制御することができる。
In this case, when the pressure in the intake passage is lower than the pressure in the intake passage when the EGR rate is the target EGR rate, the EGR gas amount is insufficient, and in this case. If the EGR gas amount is increased, the EGR rate becomes the target EGR rate. On the other hand, when the pressure in the intake passage is higher than the pressure in the intake passage when the EGR rate is the target EGR rate, the EGR gas amount is excessive. In this case, the EGR gas amount is If is decreased, the EGR rate becomes the target EGR rate. That is, the EGR rate is controlled by controlling the EGR amount based on the pressure in the intake passage.
The R rate can be controlled.

【0015】2番目の発明では1番目の発明において、
排気ガス再循環率を目標排気ガス再循環率とするのに必
要な機関運転状態に応じた吸気通路内の目標圧力を予め
記憶した記憶手段を具備し、再循環排気ガス量制御手段
は吸気通路内の圧力が目標圧力となるように再循環排気
ガス量を制御するようにしている。3番目の発明では2
番目の発明において、再循環排気ガス量制御手段が機関
排気通路と機関吸気通路とを連結する排気ガス再循環通
路内に配置された排気ガス再循環制御弁を具備し、再循
環排気ガス量制御手段は吸気通路内の圧力が目標圧力と
なるように排気ガス再循環制御弁の開度を制御するよう
にしている。
In the second invention, in the first invention,
The exhaust gas recirculation rate is set to a target exhaust gas recirculation rate. The target pressure in the intake passage is stored in advance according to the engine operating condition necessary for setting the target exhaust gas recirculation rate. The amount of recirculated exhaust gas is controlled so that the internal pressure becomes the target pressure. 2 in the third invention
In the second invention, the recirculation exhaust gas amount control means comprises an exhaust gas recirculation control valve arranged in the exhaust gas recirculation passage connecting the engine exhaust passage and the engine intake passage, and the recirculation exhaust gas amount control The means controls the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve so that the pressure in the intake passage becomes the target pressure.

【0016】4番目の発明では1番目の発明において、
吸入空気量を検出するための吸入空気量検出手段と、検
出された吸入空気量に基づいて空燃比を機関の運転状態
に応じた目標空燃比に制御する空燃比制御手段とを具備
している。5番目の発明では4番目の発明において、燃
料噴射量を算出する算出手段を具備し、空燃比制御手段
は検出された吸入空気量と算出された燃料噴射量との比
が目標空燃比となるように吸入空気量を補正するように
している。
In the fourth invention, in the first invention,
The intake air amount detecting means for detecting the intake air amount, and the air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio according to the operating state of the engine based on the detected intake air amount are provided. . A fifth aspect of the invention is the fuel cell system according to the fourth aspect of the invention, further including a calculating unit that calculates the fuel injection amount, and the air-fuel ratio control unit sets the ratio between the detected intake air amount and the calculated fuel injection amount to the target air-fuel ratio. In this way, the intake air amount is corrected.

【0017】6番目の発明では4番目の発明において、
空燃比を検出するための空燃比検出手段を具備し、空燃
比制御手段は検出された空燃比が目標空燃比となるよう
に吸入空気量を補正するようにしている。7番目の発明
では4番目の発明において、空燃比制御手段は検出され
た吸入空気量に基づいて空燃比を目標空燃比とするのに
必要な燃料噴射量を算出するようにしている。
In the sixth invention, in the fourth invention,
The air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio is provided, and the air-fuel ratio control means corrects the intake air amount so that the detected air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. In the seventh invention, in the fourth invention, the air-fuel ratio control means calculates the fuel injection amount necessary for making the air-fuel ratio the target air-fuel ratio based on the detected intake air amount.

【0018】8番目の発明では1番目の発明において、
吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に配置されたスロ
ットル弁を具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が
機関の運転状態に応じた予め定められた吸入空気量とな
るようにスロットル弁の開度が制御される。9番目の発
明では1番目の発明において、噴射時期を記憶した記憶
手段を具備し、噴射時期を記憶された噴射時期に基づい
て制御するようにしている。
In the eighth invention, in the first invention,
The intake air amount control means includes a throttle valve arranged in the engine intake passage, and the throttle valve is configured so that the intake air amount supplied into the combustion chamber becomes a predetermined intake air amount according to the operating state of the engine. The opening degree of is controlled. According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a storage unit that stores the injection timing is provided, and the injection timing is controlled based on the stored injection timing.

【0019】10番目の発明では9番目の発明におい
て、燃焼室内の燃焼圧を検出するための燃焼圧検出手段
を具備し、この燃焼圧に基づいて噴射時期を制御するよ
うにしている。11番目の発明では1番目の発明におい
て、機関アイドリング運転時に機関回転数を目標アイド
リング回転数に制御する回転数制御手段を具備してい
る。
In the tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, a combustion pressure detecting means for detecting the combustion pressure in the combustion chamber is provided, and the injection timing is controlled based on this combustion pressure. The eleventh aspect of the present invention is the first aspect of the present invention, which is provided with a rotational speed control means for controlling the engine rotational speed to a target idling rotational speed during engine idling operation.

【0020】12番目の発明では11番目の発明におい
て、回転数制御手段は燃料噴射量を制御することによっ
て機関回転数を目標アイドリング回転数に維持するよう
にしている。13番目の発明では11番目の発明におい
て、回転数制御手段は吸入空気量を制御することによっ
て機関回転数を目標アイドリング回転数に維持するよう
にしている。
According to the twelfth aspect of the invention, in the eleventh aspect of the invention, the rotation speed control means controls the fuel injection amount to maintain the engine rotation speed at the target idling rotation speed. According to a thirteenth aspect of the invention, in the eleventh aspect of the invention, the rotation speed control means controls the intake air amount to maintain the engine rotation speed at the target idling rotation speed.

【0021】14番目の発明では1番目の発明におい
て、吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に配置された
スロットル弁を具備し、スロットル弁周りの吸気通路内
壁面部分を外方に向けて膨出させると共に外方に向けて
膨出せしめられた吸気通路内壁面部分の形状をスロット
ル弁が全閉位置から開弁するにつれてスロットル弁の弁
体周縁と吸気通路内壁面部分間の流路面積が徐々に増大
するような形状としている。
According to a fourteenth invention, in the first invention, the intake air amount control means includes a throttle valve arranged in the engine intake passage, and the intake passage inner wall surface portion around the throttle valve is expanded outward. As the throttle valve opens from the fully closed position, the flow passage area between the valve body peripheral edge of the throttle valve and the intake passage inner wall surface portion is increased as the throttle valve opens from the fully closed position. The shape is such that it gradually increases.

【0022】15番目の発明では1番目の発明におい
て、排気ガス再循環率がほぼ55パーセント以上であ
る。16番目の発明では1番目の発明において、機関排
気通路内に酸化機能を有する触媒を配置している。17
番目の発明では16番目の発明において、触媒が酸化触
媒、三元触媒又はNOx 吸収剤の少くとも一つからな
る。
According to the fifteenth invention, in the first invention, the exhaust gas recirculation rate is about 55% or more. According to the sixteenth invention, in the first invention, a catalyst having an oxidation function is arranged in the engine exhaust passage. 17
In the 16th aspect of the invention, the catalyst comprises at least one of an oxidation catalyst, a three-way catalyst and an NO x absorbent.

【0023】18番目の発明では1番目の発明におい
て、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも
燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が多く煤がほと
んど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピークとな
る再循環ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気
ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換える切換手
段を具備している。
According to the eighteenth invention, in the first invention, the recirculation exhaust gas amount supplied to the combustion chamber is larger than the recirculation exhaust gas amount at which the soot generation amount reaches a peak, and soot is hardly generated. A switching means is provided for selectively switching between combustion and second combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas at which the amount of soot generated peaks.

【0024】19番目の発明では18番目の発明におい
て、機関の運転領域を低負荷側の第1の運転領域と高負
荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転領域では第
1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の燃焼を行う
ようにしている。
According to a nineteenth invention, in the eighteenth invention, the engine operating region is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and the first operating region is divided into the first operating region and the first operating region. Is performed, and the second combustion is performed in the second operation region.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタ
ークーラ14を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ15のコンプレッサ16の出口部に連結される。コ
ンプレッサ16の入口部は空気吸込管17を介してエア
クリーナ18に連結され、空気吸込管17内にはステッ
プモータ19により駆動されるスロットル弁20が配置
される。また、スロットル弁20上流の空気吸込管17
内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検
出器21が配置される。
FIG. 1 shows the case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected via an intake duct 13 and an intercooler 14 to a supercharger, for example, an outlet portion of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15. Be connected. The inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17, and a throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17. In addition, the air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20.
A mass flow rate detector 21 for detecting the mass flow rate of the intake air is arranged therein.

【0026】一方、排気ポート10は排気マニホニド2
2を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
3の入口部に連結され、排気タービン23の出口部は排
気管24を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した
触媒コンバータ26に連結される。排気マニホルド22
内には空燃比センサ27が配置される。触媒コンバータ
26の出口部に連結された排気管28とスロットル弁2
0下流の空気吸込管17とはEGR通路29を介して互
いに連結され、EGR通路29内にはステップモータ3
0により駆動されるEGR制御弁31が配置される。ま
た、EGR通路29内にはEGR通路29内を流れるE
GRガスを冷却するためのインタークーラ32が配置さ
れる。図1に示される実施例では機関冷却水がインター
クーラ32内に導びかれ、機関冷却水によってEGRガ
スが冷却される。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 2
Exhaust turbine 2 of exhaust turbocharger 15 via 2
3 and the outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 containing a catalyst 25 having an oxidizing function. Exhaust manifold 22
An air-fuel ratio sensor 27 is arranged inside. The exhaust pipe 28 connected to the outlet of the catalytic converter 26 and the throttle valve 2
The downstream air suction pipe 17 is connected to each other via an EGR passage 29, and the step motor 3 is provided in the EGR passage 29.
An EGR control valve 31 driven by 0 is arranged. Further, in the EGR passage 29, E flowing in the EGR passage 29
An intercooler 32 for cooling the GR gas is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0027】一方、燃料噴射弁6は燃料供給管33を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレー34に連結さ
れる。このコモンレー34内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ35から燃料が供給され、コモンレー
34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して
燃料噴射弁6に供給される。コモンレー34にはコモ
ンレー34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
36が取付けられ、燃料圧センサ36の出力信号に基づ
いてコモンレー34内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
On the other hand, fuel injectors 6 are connected through a fuel supply pipe 33 the fuel reservoir, a so-called common rail 34. The common rail is to Le 34 is supplied with fuel from a variable discharge fuel pump 35 of the electrically controlled, common rail
The fuel supplied into the fuel cell 34 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 33. The common rail 34 is mounted a fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure in Como <br/> Nre Le 34, the target fuel fuel pressure common rail 34 based on the output signal of the fuel pressure sensor 36 The discharge amount of the fuel pump 35 is controlled so that the pressure becomes a pressure.

【0028】電子制御ユニット40はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッ
サ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備
する。質量流量検出器21の出力信号は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力され、空燃比セ
ンサ27および燃料圧センサ36の出力信号も夫々対応
するAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。燃焼室5内には燃焼室5内の圧力を検出するための
燃焼圧センサ3が配置され、この燃焼圧センサ3
出力信号はピークホールド回路49の入力端子Iに接続
される。ピークホールド回路49の出力端子Oは対応す
るAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。また、スロットル弁20下流の空気吸込管17内に
は空気吸込管17内の絶対圧を検出するための圧力セン
サ3が取付けられ、この圧力センサ3の出力信号は
対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力
される。
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and has a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45, and an input port 45 which are connected to each other by a bidirectional bus 41. The output port 46 is provided. The output signal of the mass flow rate detector 21 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signals of the air-fuel ratio sensor 27 and the fuel pressure sensor 36 are also input ports via the corresponding AD converter 47. 45 is input. The combustion chamber 5 is arranged a combustion pressure sensor 3 7 for detecting the pressure in the combustion chamber 5, the output signal of the combustion pressure sensor 3 7 is connected to the input terminal I of a peak hold circuit 49. The output terminal O of the peak hold circuit 49 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Further, the throttle valve 20 downstream of the air suction pipe 17 is mounted a pressure sensor 3 8 for detecting the absolute pressure in the air suction pipe 17, AD converter 47 the output signal of the pressure sensor 3 8 corresponding Is input to the input port 45 via.

【0029】また、アクセルペダル50にはアクセルペ
ダル50の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負
荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は
対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力
される。また、入力ポート45にはクランクシャフトが
例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクラン
ク角センサ52が接続される。更に、入力ポート45に
は車速を表す車速センサ53の出力パルスが入力され
る。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介
して燃料噴射弁6、スロットル弁制御用ステップモータ
19、EGR制御弁制御用ステップモータ30、燃料ポ
ンプ35およびピークホールド回路49のリセット入力
端子Rに接続される。
A load sensor 51 for generating an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port via a corresponding AD converter 47. 45 is input. A crank angle sensor 52 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 45. Further, the output pulse of the vehicle speed sensor 53 indicating the vehicle speed is input to the input port 45. On the other hand, the output port 46 is connected to the reset input terminal R of the fuel injection valve 6, the throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 30, the fuel pump 35 and the peak hold circuit 49 via the corresponding drive circuit 48. Connected.

【0030】図2はスロットル弁20周りの拡大図を示
している。図2を参照すると、スロットル弁20周りの
空気吸込管17の内壁面部分17a、即ち吸気通路3
の内壁面部分17aは外方に向けて膨出せしめられてお
り、図2に示す実施例では吸気通路3の内壁面部分1
7aは円弧状の断面形状を有する。このように吸気通路
の内壁面部分17aの断面形状を円弧状にすると空
気吸込管17が全体に亘って円筒状をなす場合に比べて
スロットル弁20が全閉位置から開弁する際にスロット
ル弁20の弁体周縁と内壁面部分17a間の流路面積が
ゆるやかに増大することになる。云い換えると空気吸込
管17が全体に亘って円筒状をなす場合に比べてスロッ
トル弁20の回転角に対する流路面積の変化が小さくな
る。その結果、スロットル弁20による吸入空気量の微
少な制御が可能となる。
FIG. 2 shows an enlarged view around the throttle valve 20. Referring to FIG. 2, the inner wall portion 17a of the air suction pipe 17 around the throttle valve 20, i.e., the intake passage 3 9
The inner wall portion 17a of which is caused to bulge outward, the inner wall portion of the intake passage 3 9 in the embodiment shown in FIG. 2 1
7a has an arcuate cross-sectional shape. When the throttle valve 20 is opened from the fully closed position as compared with the case in this way the cross-sectional shape of the inner wall portion 17a of the intake passage 3 9 air suction pipe 17 when the arc shape throughout having a cylindrical shape The flow passage area between the valve body peripheral edge of the throttle valve 20 and the inner wall surface portion 17a gradually increases. In other words, the change in the flow passage area with respect to the rotation angle of the throttle valve 20 is smaller than in the case where the air suction pipe 17 has a cylindrical shape as a whole. As a result, it becomes possible to finely control the intake air amount by the throttle valve 20.

【0031】図3に吸気通路3の内壁面部分17aの
形状の別の実施例を示す。この実施例では吸気通路3
の内壁面部分17aの断面形状がV字形をなす。この実
施例においても、空気吸込管17が全体に亘って円筒状
をなす場合に比べてスロットル弁20の回転角に対する
流路面積の変化が小さくなり、斯くしてスロットル弁2
0による吸入空気量の微少な制御が可能となる。
[0031] shows another embodiment of the shape of the inner wall portion 17a of the intake passage 3 9 3. Intake passage 3 9 In this example
The cross-sectional shape of the inner wall surface portion 17a of V is V-shaped. Also in this embodiment, the change in the flow passage area with respect to the rotation angle of the throttle valve 20 is smaller than that in the case where the air suction pipe 17 has a cylindrical shape as a whole.
It is possible to finely control the intake air amount by zero.

【0032】図4は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図4の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図4からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 4 shows the throttle valve 2 during engine low load operation.
The change in output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 4) is changed by changing the opening degree of 0 and the EGR rate, and the change in the amount of smoke, HC, CO, and NO x emissions. It represents the experimental example shown. As can be seen from FIG. 4, in this experimental example, the EGR rate increases as the air-fuel ratio A / F decreases, and when the air-fuel ratio is equal to or less than the theoretical air-fuel ratio (≈14.6), the EGR rate is 65% or more.

【0033】図4に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 4, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F reaches about 30, smoke is generated. The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke sharply decreases this time, the EGR rate is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. . That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The amount of O x generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated starts to increase.

【0034】図5(A)は空燃比A/Fが21付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図5(B)は空燃比A/Fが18付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図5(A)と図5(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図5(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図5
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 5 (A) shows the change in combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of smoke generated is the largest, and FIG. 5 (B) shows the air-fuel ratio A / F. It shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 18 and the amount of smoke generated is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B), in the case shown in FIG. 5 (B) where the amount of smoke generated is almost zero, the amount of smoke generated is large.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0035】図4および図5に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図4
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図5からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図5(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
From the experimental results shown in FIGS. 4 and 5, the following can be said. That is, first of all, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of smoke generated is 5.0 or less and the amount of smoke is almost zero, FIG.
As shown in (3), the amount of NO x generated is considerably reduced. N
The decrease in the amount of generated O x means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased, and therefore, when the soot is hardly generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased. I can say. The same can be said from FIG. That is, the combustion pressure is low in the state shown in FIG. 5 (B) in which almost no soot is generated.
The combustion temperature inside is low.

【0036】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図4に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図6に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図6に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図4に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
Second, when the amount of smoke produced, that is, the amount of soot produced, becomes almost zero, as shown in FIG.
Emissions will increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, the linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 6 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of oxygen deficiency, and then mainly soot is formed. Soot consisting of a solid with carbon atoms gathered is produced. In this case, the actual soot formation process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the soot generation amount becomes almost zero, the HC and CO emission amounts increase as shown in FIG. 4, but at this time, the HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it. .

【0037】図4および図5に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
When these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 4 and 5 are summarized, the soot generation amount becomes almost zero when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, and at this time, the soot precursor or the soot precursor The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, the soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 reached a certain temperature or higher.

【0038】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
By the way, the temperature of the fuel and its surroundings when the hydrocarbon production process stops in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the amount of NO x produced, and therefore this certain temperature is defined to some extent from the amount of NO x produced. be able to. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas around it decreases, and the amount of NO x generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NO x generated is about 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It is almost the same as the temperature when the amount of x generation is around 10 p.pm or less.

【0039】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室5から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室5内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室5から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
Once soot is produced, this soot cannot be purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidizing function as described above, it is extremely difficult to determine whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the soot precursor or in the state before it, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursors or pre-presence conditions without producing soot in the combustion chamber 5 The core is to oxidize with a catalyst having an oxidizing function.

【0040】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 during combustion is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it, the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect.

【0041】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, when only air exists around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel locally becomes extremely high. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received this heat of combustion generate soot.

【0042】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, the situation is slightly different when the fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the evaporated fuel diffuses into the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not rise so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be suppressed low by the endothermic action of the inert gas.

【0043】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is produced, an amount of inert gas sufficient to absorb the amount of heat required to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas also increases accordingly. In this case, the larger the specific heat of the inert gas, the stronger the endothermic action. Therefore, the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO 2 and EGR gas have a relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.

【0044】図7は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図7において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 7 shows the relationship between the EGR rate and smoke when EGR gas is used as the inert gas and the cooling degree of the EGR gas is changed. That is, the curve A in FIG. 7 strongly cools the EGR gas to bring the EGR gas temperature to about 9
The curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and the curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates the case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0045】図7の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図7の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 7, when the EGR gas is strongly cooled, the soot generation amount peaks when the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is almost 55. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 7, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly higher than 50%, and in this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly generated.

【0046】また、図7の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図7は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
Further, as shown by the curve C in FIG. 7, EG
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate is 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to approximately 70% or more, soot is hardly generated. Note that FIG. 7 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high, and the EGR rate at which the amount of soot generated peaks when the engine load decreases and the EGR rate at which soot hardly occurs is slightly decreased. The lower limit of is also slightly lowered. Thus, the lower limit of the EGR rate at which soot is hardly generated changes depending on the cooling degree of EGR gas and the engine load.

【0047】図8は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図8において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 8 shows a mixture of EGR gas and air required to bring the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion to a temperature lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. The amount of gas, the ratio of air in this mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in this mixed gas are shown. In addition, in FIG. 8, the vertical axis represents the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the chain line Y represents the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis shows the required load.

【0048】図8を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図8に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図8においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図8に示す実施例では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図8において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図8
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
x の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 8, the proportion of air, that is, the amount of air in the mixed gas indicates the amount of air required to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 8, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 8, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas is set so that the temperature of the fuel and its surrounding gas becomes lower than the temperature at which soot is formed when the injected fuel is burned. The minimum required EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more when expressed by the EGR rate, and is 7 in the embodiment shown in FIG.
It is 0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is shown by the solid line X in FIG. 8, and the ratio of the air amount to the EGR gas amount in this total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in (1), the temperature of the fuel and the gas around it becomes lower than the temperature at which soot is generated, and thus soot is not generated at all. Further, the amount of NO x generated at this time is around 10 p.pm or less, so N
The amount of O x generated is extremely small.

【0049】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図8に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
When the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns also increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the gas around it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, heat generated by the EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 8, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount is increased.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0050】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図8において要求負荷がL0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がL0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がL0 より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。と
ころが図1に示されるようにEGR通路29を介して過
給機の入口側即ち排気ターボチャージャ15の空気吸込
管17内にEGRガスを再循環させると要求負荷がL0
よりも大きい領域においてEGR率を55パーセント以
上、例えば70パーセントに維持することができ、斯く
して燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温
度よりも低い温度に維持することができる。即ち、空気
吸込管17内におけるEGR率が例えば70パーセント
になるようにEGRガスを再循環させれば排気ターボチ
ャージャ15のコンプレッサ16により昇圧された吸入
ガスのEGR率も70パーセントとなり、斯くしてコン
プレッサ16により昇圧しうる限度まで燃料およびその
周囲のガス温度を煤が生成させる温度よりも低い温度に
維持することができる。従って、低温燃焼を生じさせる
ことのできる機関の運転領域を拡大することができるこ
とになる。要求負荷がL0 よりも大きい領域でEGR率
を55パーセント以上にする際にはEGR制御弁31が
全開せしめられ、スロットル弁20が若干閉弁せしめら
れる。
By the way, when the supercharging is not performed, the upper limit of the total intake gas amount X sucked into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in FIG. 8, the required load is larger than the required load L 0. The air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the EGR gas ratio is decreased with increasing. In other words, when supercharging is not performed and the air-fuel ratio is kept at the stoichiometric air-fuel ratio in the region where the required load is larger than L 0 , the EGR rate decreases as the required load increases, and Therefore, in the region where the required load is larger than L 0, the temperature of the fuel and the gas around it cannot be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated. However, as shown in FIG. 1, when EGR gas is recirculated to the inlet side of the supercharger, that is, the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15 via the EGR passage 29, the required load is L 0.
In the larger region, the EGR rate can be maintained above 55 percent, for example 70 percent, thus maintaining the fuel and surrounding gas temperatures below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe 17 becomes, for example, 70%, the EGR rate of the intake gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the gas around the fuel can be maintained at a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, up to the limit where the pressure can be boosted by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine capable of producing the low temperature combustion can be expanded. When the EGR rate is set to 55% or more in the region where the required load is larger than L 0 , the EGR control valve 31 is fully opened and the throttle valve 20 is slightly closed.

【0051】前述したように図8は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図8に示
される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッチに
しても煤の発生を阻止しつつNOx の発生量を10p.p.
m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を図
8に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の平
均値を17から18のリーンにしても煤の発生を阻止し
つつNOx の発生量を10p.p.m 前後又はそれ以下にす
ることができる。
As described above, FIG. 8 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is made smaller than that shown in FIG. 8, that is, the air-fuel ratio is made rich. However, the amount of NO x generated is 10 p.p. while preventing the generation of soot.
It can be around m or less, and even if the air amount is made larger than that shown in FIG. 8, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is lean from 17 to 18, soot generation is prevented. Meanwhile, the amount of NO x generated can be set to around 10 p.pm or less.

【0052】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excessive fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time, a very small amount of NO x is generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature becomes high, but in the present invention the combustion temperature is suppressed to a low temperature, soot Not generated at all. Furthermore, NO x
Also produces only a very small amount.

【0053】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
As described above, when low temperature combustion is performed, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. However, the amount of NO x generated is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time.

【0054】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第1の燃焼、即ち低温燃焼を
行うようにし、機関高負荷運転時には第2の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第1の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
By the way, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber during combustion can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway only when the engine is operating at low load, where the calorific value of combustion is relatively small. To be Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine is operated at low load, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, and the first combustion, that is, low temperature combustion is performed. In addition, the second combustion, that is, the combustion normally performed from the conventional one, is performed during the engine high load operation. It should be noted that here, the first combustion, that is, low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is normally performed in the past, is the combustion that does not have the amount of soot generated and the amount of the inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas that does not reach the peak. Say that.

【0055】図9は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図9において縦軸TQは要求トルクを示して
おり、横軸Nは機関回転数を示している。また、図9に
おいてX(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域II
との第1の境界を示しており、Y(N)は第1の運転領
域Iと第2の運転領域IIとの第2の境界を示している。
第1の運転領域Iから第2の運転領域IIへの運転領域の
変化判断は第1の境界X(N)に基づいて行われ、第2
の運転領域IIから第1の運転領域Iへの運転領域の変化
判断は第2の境界Y(N)に基づいて行われる。
FIG. 9 shows a first operating region I in which the first combustion, that is, low temperature combustion is performed, and a second combustion region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method is performed. There is. In FIG. 9, the vertical axis TQ represents the required torque and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 9, X (N) is the first operating region I and the second operating region II.
, And Y (N) indicates the second boundary between the first operating region I and the second operating region II.
The change determination of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is performed based on the first boundary X (N),
The change determination of the operating region from the operating region II to the first operating region I is performed based on the second boundary Y (N).

【0056】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求トルクTQ
が機関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越え
ると運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、
従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求トル
クTQが機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)
よりも低くなると運転領域が第1の運転領域Iに移った
と判断され、再び低温燃焼が行われる。
That is, the operating condition of the engine is the first operating region I.
Required torque TQ when low temperature combustion is performed
Is above the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N, it is judged that the operating region has moved to the second operating region II,
Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, the required torque TQ is a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N.
When it becomes lower than that, it is determined that the operating region has moved to the first operating region I, and low temperature combustion is performed again.

【0057】このように第1の境界X(N)と第1の境
界X(N)よりも低トルク側の第2の境界Y(N)との
二つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第1の
理由は、第2の運転領域IIの高トルク側では比較的燃焼
温度が高く、このとき要求トルクTQが第1の境界X
(N)より低くなったとしてもただちに低温燃焼を行え
ないからである。即ち、要求トルクTQがかなり低くな
ったとき、即ち第2の境界Y(N)よりも低くなったと
きでなければただちに低温燃焼が開始されないからであ
る。第2の理由は第1の運転領域Iと第2の運転領域II
間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるため
である。
In this way, the two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower torque side of the first boundary X (N) are provided as follows. For one reason. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high torque side of the second operating region II, and at this time the required torque TQ is the first boundary X.
This is because even if the temperature becomes lower than (N), low temperature combustion cannot be performed immediately. That is, the low temperature combustion is not started immediately unless the required torque TQ becomes considerably low, that is, when it becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is the first operating region I and the second operating region II.
This is because a hysteresis is provided for changes in the operating region between.

【0058】ところで機関の運転状態が第1の運転領域
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒25により良好に酸化せしめられる。触媒2
5としては酸化触媒、三元触媒、又はNOx 吸収剤を用
いることができる。NOx 吸収剤は燃焼室5内における
平均空燃比がリーンのときにNOx を吸収し、燃焼室5
内における平均空燃比がリッチになるとNOx を放出す
る機能を有する。
By the way, when the engine is operating in the first operating region I and low-temperature combustion is being carried out, soot is scarcely generated, and instead, unburned hydrocarbons are in a soot precursor or in a state before that. It is discharged from the combustion chamber 5 in shape. At this time, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are satisfactorily oxidized by the catalyst 25 having an oxidizing function. Catalyst 2
As 5, an oxidation catalyst, a three-way catalyst, or a NO x absorbent can be used. The NO x absorbent absorbs NO x when the mean air-fuel ratio in the combustion chamber 5 of the lean, the combustion chamber 5
It has a function of releasing NO x when the average air-fuel ratio in the inside becomes rich.

【0059】このNOx 吸収剤は例えばアルミナを担体
とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムN
a、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金
属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土
類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から
選ばれた少くとも一つと、白金Ptのような貴金属とが
担持されている。
This NO x absorbent uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium N, etc. are provided on this carrier.
a, at least one selected from alkali metals such as lithium Li and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. Is carried.

【0060】酸化触媒はもとより、三元触媒およびNO
x 吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびNOx 吸収剤を触媒25として用いるこ
とができる。図10は空燃比センサ27の出力を示して
いる。図10に示されたように空燃比センサ27の出力
電流Iは空燃比A/Fに応じて変化する。従って空燃比
センサ27の出力電流Iから空燃比を知ることができ
る。
Not only oxidation catalysts, but also three-way catalysts and NO
The x- absorbent also has an oxidizing function, so that the three-way catalyst and the NO x absorbent can be used as the catalyst 25 as described above. FIG. 10 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 10, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 27.

【0061】次に図11を参照しつつ第1の運転領域I
および第2の運転領域IIにおける運転制御について概略
的に説明する。図11は要求トルクTQに対するスロッ
トル弁20の開度、EGR制御弁31の開度、EGR
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図1
1に示されるように要求トルクTQの低い第1の運転領
域Iではスロットル弁20の開度は要求負荷Lが高くな
るにつれて全閉近くから2/3開度程度まで徐々に増大
せしめられ、EGR制御弁31の開度は要求負荷Lが高
くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめ
られる。また、図11に示される例では第1の運転領域
IではEGR率がほぼ70パーセントとされており、空
燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
Next, referring to FIG. 11, the first operating region I
The operation control in the second operation area II will be briefly described. FIG. 11 shows the opening of the throttle valve 20, the opening of the EGR control valve 31, and the EGR with respect to the required torque TQ.
The ratio, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount are shown. Figure 1
As shown in No. 1, in the first operating region I where the required torque TQ is low, the opening degree of the throttle valve 20 is gradually increased from near full closing to about 2/3 opening degree as the required load L increases, and the EGR The opening degree of the control valve 31 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Further, in the example shown in FIG. 11, the EGR rate is set to approximately 70% in the first operating region I, and the air-fuel ratio is set to a slightly lean lean air-fuel ratio.

【0062】言い換えると第1の運転領域IではEGR
率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁20の
開度およびEGR制御弁31の開度が制御される。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ27の出力信号に基
づいてEGR制御弁31の開度を補正することによって
目標リーン空燃比に制御される。また、第1の運転領域
Iでは圧縮上死点TDC前に燃料噴射が行われる。この
場合、噴射開始時期θSは要求負荷Lが高くなるにつれ
て遅くなり、噴射完了時期θEも噴射開始時期θSが遅
くなるにつれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, EGR
The opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled so that the ratio becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening degree of the EGR control valve 31 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27. Further, in the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS becomes late as the required load L becomes high, and the injection completion timing θE also becomes late as the injection start timing θS becomes late.

【0063】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁20は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
31も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
0を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 20 is closed to the fully closed state, and the EGR control valve 31 is also closed to the fully closed state at this time. Throttle valve 2
When 0 is closed to near full closure, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low and the compression pressure becomes small. When the compression pressure becomes small, the compression work by the piston 4 becomes small, so that the vibration of the engine body 1 becomes small. That is, during idling operation, the throttle valve 20 is closed close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0064】一方、機関の運転状態が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁20の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図11に示す例ではEGR率がほ
ぼ70パーセントから40パーセント以下までステップ
状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図7)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the engine operating condition is the first operating region I.
When changing from the second operating range II to the second operating range II, the opening degree of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening degree toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 11, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR that produces a large amount of smoke with an EGR rate
The operating range of the engine is the first because the rate range (Fig. 7) is exceeded.
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0065】第2の運転領域IIでは第2の燃焼、即ち従
来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では
煤およびNOx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効
率は高く、従って機関の運転領域が第1の運転領域Iか
ら第2の運転領域IIに変わると図11に示されるように
噴射量がステップ状に低減せしめられる。この第2の運
転領域IIではスロットル弁20は一部を除いて全開状態
に保持され、EGR制御弁31の開度は要求トルクTQ
が高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域
IIではEGR率は要求トルクTQが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクTQが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクTQが高くなってもリ
ーン空燃比とされる。また、第2の運転領域IIでは噴射
開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。
In the second operation region II, the second combustion, that is, the combustion which is conventionally performed is performed. Although soot and NO x are slightly generated in this combustion method, the thermal efficiency is higher than that in low temperature combustion, and therefore, when the operating region of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, as shown in FIG. In addition, the injection amount is reduced stepwise. In this second operating region II, the throttle valve 20 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 31 is equal to the required torque TQ.
Becomes higher and smaller. Also, this operating area
In II, the EGR rate becomes lower as the required torque TQ becomes higher, and the air-fuel ratio becomes smaller as the required torque TQ becomes higher. However, the air-fuel ratio is set to the lean air-fuel ratio even if the required torque TQ becomes high. Further, in the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0066】図12(A)は要求トルクTQと、アクセ
ルペダル50の踏込み量Lと、機関回転数Nとの関係を
示している。なお、図12(A)において各曲線は等ト
ルク曲線を表しており、TQ=0で示される曲線はトル
クが零であることを示しており、残りの曲線はTQ=
a,TQ=b,TQ=c,TQ=dの順に次第に要求ト
ルクが高くなる。図12(A)に示される要求トルクT
Qは図12(B)に示されるようにアクセルペダル50
の踏込み量Lと機関回転数Nの関数としてマップの形で
予めROM42内に記憶されている。本発明による実施
例では図12(B)に示すマップからアクセルペダル5
0の踏込み量Lおよび機関回転数Nに応じた要求トルク
TQがまず初めに算出され、この要求トルクTQに基づ
いて燃料噴射量等が算出される。
FIG. 12A shows the relationship between the required torque TQ, the depression amount L of the accelerator pedal 50, and the engine speed N. Note that each curve in FIG. 12A represents an equal torque curve, the curve indicated by TQ = 0 indicates that the torque is zero, and the remaining curves indicate TQ =.
The required torque gradually increases in the order of a, TQ = b, TQ = c, TQ = d. Required torque T shown in FIG.
Q is the accelerator pedal 50 as shown in FIG.
It is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the depression amount L and the engine speed N. In the embodiment according to the present invention, the accelerator pedal 5 is selected from the map shown in FIG.
The required torque TQ corresponding to the depression amount L of 0 and the engine speed N is first calculated, and the fuel injection amount and the like are calculated based on the required torque TQ.

【0067】図13は第1の運転領域Iにおける空燃比
A/Fを示している。図13において、A/F=15.
5,A/F=16,A/F=17,A/F=18で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が15.5,16,17,18
であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分
により定められる。図13に示されるように第1の運転
領域Iでは空燃比がリーンとなっており、更に第1の運
転領域Iでは要求トルクTQが低くなるほど空燃比A/
Fがリーンとされる。
FIG. 13 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 13, A / F = 15.
5, each curve indicated by A / F = 16, A / F = 17, A / F = 18 has an air-fuel ratio of 15.5, 16, 17, 18 respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 13, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the lower the required torque TQ is, the air-fuel ratio A /
F is lean.

【0068】即ち、要求トルクTQが低くなるほど燃焼
による発熱量が少くなる。従って要求トルクTQが低く
なるほどEGR率を低下させても低温燃焼を行うことが
できる。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、
従って図13に示されるように要求トルクTQが低くな
るにつれて空燃比A/Fが大きくされる。空燃比A/F
が大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限
り空燃比をリーンにするために本発明による実施例では
要求トルクTQが低くなるにつれて空燃比A/Fが大き
くされる。
That is, the lower the required torque TQ, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required torque TQ becomes lower, the low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is lowered. If the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio will increase,
Therefore, as shown in FIG. 13, the air-fuel ratio A / F is increased as the required torque TQ decreases. Air-fuel ratio A / F
Becomes larger, the fuel consumption rate increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment of the present invention, the air-fuel ratio A / F is made larger as the required torque TQ becomes lower.

【0069】図14(A)第1の運転領域Iにおける
噴射量Qを示しており、図14(B)は第1の運転領域
Iにおける基準噴射開始時期θSを示している。図14
(A)に示されるように第1の運転領域Iにおける噴射
量Qは要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として
マップの形で予めROM42内に記憶されており、図1
4(B)に示されるように第1の運転領域Iにおける基
準噴射開始時期θSも要求トルクTQおよび機関回転数
Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記憶さ
れている。
[0069] FIG. 14 (A) shows the injection amount Q in the first operating region I, FIG. 14 (B) shows the reference injection start timing θS in the first operating region I. 14
As shown in (A), the injection amount Q in the first operating region I is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N.
As shown in FIG. 4 (B), the reference injection start timing θS in the first operating region I is also stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N.

【0070】また、空燃比を機関の運転状態に応じた図
13に示す目標空燃比A/FとしかつEGR率を機関の
運転状態に応じた目標EGR率とするのに必要なスロッ
トル弁20の目標開度STが図15(A)に示されるよ
うに要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数としてマ
ップの形で予めROM42内に記憶されており、空燃比
を機関の運転状態に応じた図13に示す目標空燃比A/
FとしかつEGR率を機関の運転状態に応じた目標EG
R率とするのに必要なEGR制御弁31の目標開度SE
が図15(B)に示されるように要求トルクTQおよび
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42
内に記憶されている。
Further, the throttle valve 20 required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 13 according to the operating state of the engine and to set the EGR rate to the target EGR rate according to the operating state of the engine. The target opening degree ST is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG. 15 (A), and the air-fuel ratio is shown according to the operating state of the engine. Target air-fuel ratio A / shown in 13
The target EG is set to F and the EGR rate is set according to the operating state of the engine.
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 required to obtain the R rate
Is a ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG.
It is stored in.

【0071】更に本発明では空燃比が機関の運転状態に
応じた図13に示す目標空燃比A/FとされかつEGR
率が機関の運転状態に応じた目標EGR率とされたとき
のスロットル弁20下流の空気吸込管17内の圧力PM
0が図15(C)に示されるように要求トルクTQおよ
び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM4
2内に記憶されている。
Further, in the present invention, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The pressure PM in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 when the rate is set to the target EGR rate according to the operating state of the engine
0 is a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG.
It is stored in 2.

【0072】図16は第2の燃焼、即ち従来の燃焼方法
による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示して
いる。なお、図16においてA/F=24,A/F=3
5,A/F=45,A/F=60で示される各曲線は夫
々目標空燃比24,35,45,60を示している。図
17(A)は第2の運転領域IIにおける噴射量Qを示し
ており、図17(B)は第2の運転領域IIにおける噴射
開始時期θSを示している。図17(A)に示されるよ
うに第2の運転領域IIにおける噴射量Qは要求トルクT
Qおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めR
OM42内に記憶されており、図17(B)に示される
ように第2の運転領域IIにおける噴射開始時期θSも要
求トルクTQおよび機関回転数Nの関数としてマップの
形で予めROM42内に記憶されている。
FIG. 16 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 16, A / F = 24, A / F = 3
5, each curve shown by A / F = 45 and A / F = 60 shows the target air-fuel ratios 24, 35, 45, 60, respectively. 17A shows the injection amount Q in the second operation region II, and FIG. 17B shows the injection start timing θS in the second operation region II. As shown in FIG. 17 (A), the injection amount Q in the second operation region II is the required torque T
R in advance in the form of a map as a function of Q and engine speed N
It is stored in the OM 42, and as shown in FIG. 17B, the injection start timing θS in the second operation region II is also stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N. Has been done.

【0073】また、空燃比を図16に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁20の目標開度STが図1
8(A)に示されるように要求トルクTQおよび機関回
転数Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記
憶されており、空燃比を図16に示す目標空燃比とする
のに必要なEGR制御弁31の目標開度SEが図18
(B)に示されるように要求トルクTQおよび機関回転
数Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記憶
されている。
Further, the target opening degree ST of the throttle valve 20 required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 8 (A), the EGR is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N, and is required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening degree SE of the control valve 31 is shown in FIG.
As shown in (B), it is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N.

【0074】さて、第1の運転領域Iにおいては噴射量
を図14(A)に示すマップから算出された噴射量Qと
し、スロットル弁20の開度を図15(A)に示す目標
開度STとし、EGR制御弁31の開度を図15(B)
に示す目標開度SEとすると基本的には空燃比が図13
に示す目標空燃比A/Fとなり、EGR率がそのときの
要求トルクTQおよび機関回転数Nに応じた目標EGR
率となる。また、噴射量が図14(A)に示す噴射量Q
とされた状態で空燃比が図13に示す目標空燃比A/F
とされるのでこのとき吸入空気量はこのときの要求トル
クTQおよび機関回転数Nに応じた目標吸入空気量とな
っている。また、このときEGRガス量もこのときの要
求トルクTQおよび機関回転数Nに応じた目標EGRガ
ス量となっている。
Now, in the first operating region I, the injection amount is the injection amount Q calculated from the map shown in FIG. 14 (A), and the opening of the throttle valve 20 is the target opening shown in FIG. 15 (A). ST and the opening degree of the EGR control valve 31 is shown in FIG.
When the target opening degree SE shown in Fig.
The target air-fuel ratio A / F becomes as shown in, and the target EGR according to the required torque TQ and the engine speed N at that time is the EGR rate.
Become a rate. In addition, the injection amount is the injection amount Q shown in FIG.
The target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
Therefore, the intake air amount at this time is the target intake air amount corresponding to the required torque TQ and the engine speed N at this time. At this time, the EGR gas amount is also the target EGR gas amount corresponding to the required torque TQ and the engine speed N at this time.

【0075】ところでスロットル弁20下流の空気吸込
管17内の圧力はスロットル弁20下流の空気吸込管1
7内に流入する吸入空気量とEGRガス量によって定ま
る。従って上述の如く吸入空気量およびEGRガス量が
夫々目標値となっているときにはスロットル弁20下流
の空気吸込管17内の圧力はこれら目標値に応じた圧力
となっており、このときの圧力は要求トルクTQおよび
機関回転数Nに応じた図15(C)に示される目標圧力
PM0に一致する。
By the way, the pressure in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 is equal to that of the air suction pipe 1 downstream of the throttle valve 20.
It is determined by the amount of intake air and the amount of EGR gas flowing into 7. Therefore, as described above, when the intake air amount and the EGR gas amount are the target values, respectively, the pressure in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 is a pressure corresponding to these target values, and the pressure at this time is It matches the target pressure PM0 shown in FIG. 15 (C) corresponding to the required torque TQ and the engine speed N.

【0076】ところが実際には部品の寸法のばらつき
や、経年変化や、スロットル弁20又はEGR制御弁3
1の目詰りによって噴射量、スロットル弁20の開度お
よびEGR制御弁31の開度を対応するマップに基づい
て定めても空燃比が図13に示す空燃比と正確に一致せ
ず、またEGR率が目標EGR率からずれてしまう。そ
こで本発明による第1実施例では目標噴射量Qから空燃
比を目標空燃比A/Fとするのに必要な目標吸入空気量
を算出し、質量流量検出器21により検出された吸入空
気の質量流量(以下、単に吸入空気量という)が目標吸
入空気量となるようにスロットル弁20の開度を補正
し、それによって空燃比を目標空燃比に正確に一致させ
るようにしている。
However, in reality, the dimensional variation of parts, the secular change, the throttle valve 20 or the EGR control valve 3
Even if the injection amount, the opening degree of the throttle valve 20 and the opening degree of the EGR control valve 31 are determined based on the corresponding map due to the clogging of 1, the air-fuel ratio does not exactly match the air-fuel ratio shown in FIG. The rate deviates from the target EGR rate. Therefore, in the first embodiment according to the present invention, the target intake air amount required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F is calculated from the target injection amount Q, and the mass of the intake air detected by the mass flow rate detector 21 is calculated. The opening degree of the throttle valve 20 is corrected so that the flow rate (hereinafter, simply referred to as the intake air amount) becomes the target intake air amount, so that the air-fuel ratio accurately matches the target air-fuel ratio.

【0077】このように第1実施例においては空燃比を
目標空燃比に正確に一致させる、即ち吸入空気量を目標
吸入空気量に正確に一致せしめるようにしているのでこ
のときEGRガス量が目標EGRガス量に一致していれ
ばスロットル弁20下流の空気吸込管17内の圧力は図
15(C)に示される目標圧力PM0に一致することに
なる。云い換えるとこのときスロットル弁20下流の空
気吸込管17内の圧力が図15(C)に示される目標圧
力PM0からずれている場合にはEGRガス量が目標E
GRガス量に一致しておらず、斯くしてEGR率が目標
EGR率に一致していないことになる。
As described above, in the first embodiment, the air-fuel ratio is made to exactly match the target air-fuel ratio, that is, the intake air amount is made to exactly match the target intake air amount. If it matches the EGR gas amount, the pressure in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 will match the target pressure PM0 shown in FIG. 15 (C). In other words, at this time, when the pressure in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 deviates from the target pressure PM0 shown in FIG. 15C, the EGR gas amount is the target E.
It does not match the GR gas amount, and thus the EGR rate does not match the target EGR rate.

【0078】そこで本発明による実施例ではスロットル
弁20下流の圧力が図15(C)に示される目標圧力P
M0からずれている場合にはスロットル弁20下流の圧
力が図15(C)に示される目標圧力となるようにEG
R制御弁31の開度を制御し、それによってEGR率を
目標EGR率に一致させるようにしている。また、第1
実施例においては機関アイドリング運転時に機関回転数
が目標アイドリング回転数となるように機関回転数を制
御している。第1実施例ではこの機関回転数の制御は燃
料噴射量を制御することによって行われる。この場合で
も空燃比は目標空燃比となるように制御される。また、
スロットル弁20下流の空気吸込管17内の圧力が目標
圧力となるようにEGR制御弁31の開度が制御され、
斯くしてEGR率が目標EGR率となるように制御され
る。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, the pressure downstream of the throttle valve 20 is the target pressure P shown in FIG.
When it deviates from M0, the pressure downstream of the throttle valve 20 is adjusted to the target pressure shown in FIG.
The opening degree of the R control valve 31 is controlled so that the EGR rate matches the target EGR rate. Also, the first
In the embodiment, the engine speed is controlled so that the engine speed becomes the target idling speed during engine idling operation. In the first embodiment, the control of the engine speed is performed by controlling the fuel injection amount. Even in this case, the air-fuel ratio is controlled so as to reach the target air-fuel ratio. Also,
The opening degree of the EGR control valve 31 is controlled so that the pressure in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 becomes the target pressure,
Thus, the EGR rate is controlled so as to become the target EGR rate.

【0079】この場合、スロットル弁20下流の空気吸
込管17内の圧力を目標圧力に維持することには二つの
意味がある。一つはEGR率を目標EGR率に制御する
ことによって良好な低温燃焼を確保することである。他
の一つは圧縮始めの燃焼室5内の圧力を低く抑えること
により機関本体1の振動を抑制することにある。次に図
19を参照しつつ運転制御について説明する。
In this case, maintaining the pressure in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 at the target pressure has two meanings. One is to ensure good low temperature combustion by controlling the EGR rate to the target EGR rate. The other is to suppress the vibration of the engine body 1 by suppressing the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression to be low. Next, the operation control will be described with reference to FIG.

【0080】図19を参照すると、まず初めにステップ
100において機関の運転状態が第1の運転領域Iであ
ることを示すフラグIがセットされているか否かが判別
される。フラグIがセットされているとき、即ち機関の
運転領域が第1の運転領域Iであるときにはステップ1
01に進んで要求トルクTQが第1の境界X1(N)よ
りも大きくなったか否かが判別される。TQ≦X1
(N)のときはステップ103に進んで第1の燃焼を実
行するための運転制御Iが行われる。この運転制御Iを
実行するためのルーチンが図20および図21に示され
ている。
Referring to FIG. 19, first, at step 100, it is judged if the flag I indicating that the engine operating condition is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the operating region of the engine is the first operating region I, step 1
The routine proceeds to 01 where it is determined whether the required torque TQ has become larger than the first boundary X1 (N). TQ ≤ X1
In the case of (N), the routine proceeds to step 103, where the operation control I for executing the first combustion is performed. A routine for executing this operation control I is shown in FIGS. 20 and 21.

【0081】一方、ステップ101においてTQ>X
(N)になったと判別されたときにはステップ102に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ106
に進んで第2の燃焼を実行するための運転制御IIが行わ
れる。この運転制御IIを実行するためのルーチンが図2
に示されている。フラグIがリセットされると次の処
理サイクルではステップ100からステップ104に進
んで要求トルクTQが第2の境界Y(N)よりも低くな
ったか否かが判別される。TQ≧Y(N)のときにはス
テップ106に進み、第2の燃焼が行われる。一方、ス
テップ104においてTQ<Y(N)になったと判別さ
れたときにはステップ105に進んでフラグIがセット
され、次いでステップ103に進んで低温燃焼が行われ
る。
On the other hand, in step 101, TQ> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 102, where the flag I is reset, and then step 106.
Then, the operation control II for executing the second combustion is performed. The routine for executing this operation control II is shown in FIG.
7 is shown. When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 100 to step 104, where it is judged if the required torque TQ has become lower than the second boundary Y (N). When TQ ≧ Y (N), the routine proceeds to step 106, where the second combustion is performed. On the other hand, when it is determined in step 104 that TQ <Y (N), the routine proceeds to step 105, where the flag I is set, then the routine proceeds to step 103, where low temperature combustion is performed.

【0082】次に図20および図21を参照しつつ低温
燃焼を実行するための運転制御Iについて説明する。図
20および図21を参照するとまず初めにステップ20
0において図15(A)に示すマップからスロットル弁
20の目標開度STが算出され、次いでステップ201
において図15(B)に示すマップからEGR制御弁3
1の目標開度SEが算出される。次いでステップ202
では図14(A)に示すマップから噴射量Qが算出され
る。次いでステップ203では機関アイドリング運転時
であるか否かが判別される。例えばアクセルペダル50
の踏込み量が零でありかつ車速が零のときに機関アイド
リング運転時であると判断される。
Next, the operation control I for executing the low temperature combustion will be described with reference to FIGS . 20 and 21 . Referring to FIGS. 20 and 21 , first, step 20
0, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG.
In FIG. 15B, the map shown in FIG.
The target opening degree SE of 1 is calculated. Then step 202
Then, the injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 203, it is judged if the engine is idling or not. For example, accelerator pedal 50
It is determined that the engine is idling when the depression amount of the vehicle is zero and the vehicle speed is zero.

【0083】機関アイドリング運転時でないときにはス
テップ208にジャンプして図13に示す目標空燃比t
(A/F)が算出される。次いでステップ209では噴
射量Qと目標空燃比t(A/F)に基づいて空燃比を目
標空燃比t(A/F)とするのに必要な目標吸入空気量
tGaが算出される。次いでステップ210では質量流
量検出器21により検出されている実際の吸入空気量G
aが取込まれる。次いでステップ211では実際の吸入
空気量Gaが目標吸入空気量tGaよりも多いか否かが
判別される。
When the engine is not idling, the routine jumps to step 208 and the target air-fuel ratio t shown in FIG.
(A / F) is calculated. Next, at step 209, the target intake air amount tGa required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio t (A / F) is calculated based on the injection amount Q and the target air-fuel ratio t (A / F). Next, at step 210, the actual intake air amount G detected by the mass flow rate detector 21.
a is captured. Next, at step 211, it is judged if the actual intake air amount Ga is larger than the target intake air amount tGa.

【0084】Ga>tGaのときにはステップ212に
進んでスロットル弁開度に対する補正量ΔSTから一定
値aが減算され、次いでステップ214に進む。これに
対し、Ga≦tGaのときにはステップ213に進んで
補正量ΔSTに一定値aが加算され、次いでステップ2
14に進む。ステップ214ではスロットル弁20の目
標開度STに補正値ΔSTを加算した値(=ST+ΔS
T)が最終的なスロットル弁20の開度STとされる。
従ってGa>tGaのときにはスロットル弁20の開度
が減少せしめられ、Ga≦tGaのときにはスロットル
弁20の開度が増大せしめられ、それによって実際の吸
入空気量Gaが目標吸入空気量tGaとされ、空燃比が
目標空燃比t(A/F)とされる。
When Ga> tGa, the routine proceeds to step 212, where the constant value a is subtracted from the correction amount ΔST for the throttle valve opening, and then the routine proceeds to step 214. On the other hand, when Ga ≦ tGa, the routine proceeds to step 213, where a constant value a is added to the correction amount ΔST, and then step 2
Proceed to 14. In step 214, a value obtained by adding the correction value ΔST to the target opening degree ST of the throttle valve 20 (= ST + ΔS
T) is the final opening ST of the throttle valve 20.
Therefore, when Ga> tGa, the opening degree of the throttle valve 20 is decreased, and when Ga ≦ tGa, the opening degree of the throttle valve 20 is increased, whereby the actual intake air amount Ga becomes the target intake air amount tGa, The air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio t (A / F).

【0085】ステップ215では図15(C)に示すマ
ップからスロットル弁20下流の空気吸込管17内の目
標圧力PM0が算出される。次いでステップ216では
圧力センサ3により検出された空気吸込管17内の圧
力PMが目標圧力PM0よりも高いか否かが判別され
る。PM>PM0のときにはステップ217に進んでE
GR制御弁31に対する補正値ΔSEから一定値bが減
算され、次いでステップ219に進む。これに対し、P
M≦PM0のときにはステップ218に進んで補正値Δ
SEに一定値bが加算され、次いでステップ219に進
む。
In step 215, the target pressure PM0 in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 15 (C). Then the pressure PM in the air suction pipe 17 detected by the pressure sensor 3 8 at step 216 whether or not higher than the target pressure PM0 is determined. When PM> PM0, the process proceeds to step 217 and E
The constant value b is subtracted from the correction value ΔSE for the GR control valve 31, and then the routine proceeds to step 219. On the other hand, P
When M ≦ PM0, the routine proceeds to step 218, where the correction value Δ
The constant value b is added to SE, and then the process proceeds to step 219.

【0086】ステップ219ではEGR制御弁31の目
標開度SEに補正値ΔSEを加算した値(=SE+ΔS
E)が最終的なEGR制御弁31の開度SEとされる。
従ってPM>PM0のときにはEGR制御弁31の開度
が減少せしめられ、PM≦PM0のときにはEGR制御
弁31の開度が増大せしめられ、それによってEGR率
が目標EGR率とされる。次いで図25に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
At step 219, a value (= SE + ΔS) obtained by adding the correction value ΔSE to the target opening degree SE of the EGR control valve 31.
E) is the final opening SE of the EGR control valve 31.
Therefore, when PM> PM0, the opening degree of the EGR control valve 31 is reduced, and when PM ≦ PM0, the opening degree of the EGR control valve 31 is increased, whereby the EGR rate becomes the target EGR rate. Next, the routine proceeds to the injection timing control routine shown in FIG.

【0087】一方、ステップ203において機関アイド
リング運転時であると判別されたときにはステップ20
4に進んで機関回転数Nが目標アイドリング回転数N0
よりも高いか否かが判別される。N>N0 のときにはス
テップ205に進んで噴射量に対する補正値ΔQから一
定値Cが減算され、次いでステップ207に進む。これ
に対し、N≦N0 のときにはステップ206に進んで補
正値ΔQに一定値Cが加算され、次いでステップ207
に進む。
On the other hand, if it is determined in step 203 that the engine is idling, then step 20
4, the engine speed N is set to the target idling speed N 0.
Is higher than the above. When N> N 0, the routine proceeds to step 205, where the constant value C is subtracted from the correction value ΔQ for the injection amount, and then the routine proceeds to step 207. On the other hand, when N ≦ N 0, the routine proceeds to step 206, where the constant value C is added to the correction value ΔQ, and then step 207
Proceed to.

【0088】ステップ207ではマップから算出された
噴射量Qに補正値ΔQを加算した値(=Q+ΔQ)が最
終的な噴射量Qとされる。従ってN>N0 のときには噴
射量が減少せしめられ、N≦N0 のときには噴射量が増
大せしめられ、それによって機関回転数Nが目標アイド
リング回転数N0 とされる。次いでステップ208から
ステップ214において吸入空気量が目標吸入空気量と
されると共に空燃比が目標空燃比t(A/F)とされ、
次いでステップ216からステップ219においてスロ
ットル弁20下流の圧力PMが目標圧力PM0とされ
る。このときEGR率は目標EGR率となる。
In step 207, the final injection amount Q is the value (= Q + ΔQ) obtained by adding the correction value ΔQ to the injection amount Q calculated from the map. Therefore, when N> N 0 , the injection amount is decreased, and when N ≦ N 0 , the injection amount is increased, whereby the engine speed N is set to the target idling speed N 0 . Next, in steps 208 to 214, the intake air amount is made the target intake air amount, and the air-fuel ratio is made the target air-fuel ratio t (A / F).
Next, in steps 216 to 219, the pressure PM downstream of the throttle valve 20 is set to the target pressure PM0. At this time, the EGR rate becomes the target EGR rate.

【0089】次に図25に示す噴射時期制御ルーチンを
説明する前に図22を参照しつつ噴射時期の制御方法に
ついて説明する。本発明による実施例では良好な低温燃
焼が行われているか否かが燃焼圧センサ3により検出
された燃焼室5内の圧力に基づいて判断される。即ち、
良好な低温燃焼が行われているときには図22に示され
るように燃焼圧力が緩やかに変化する。具体的に云う
と、燃焼圧はP0 で示されるように上死点TDCにおい
て一旦ピークとなり、次いでP1 で示されるように上死
点TDC後において再びピークとなる。ピーク圧P1
燃焼圧により生じ、良好な低温燃焼が行われているとき
にはピーク圧P0 に対するピーク圧P1 の上昇量、即ち
ピーク圧P0 とピーク圧P1 との差圧ΔP(=P1 −P
0 )が比較的小さくなる。
Before describing the injection timing control routine shown in FIG. 25, the injection timing control method will be described with reference to FIG. Whether in an embodiment according to the present invention has been made good low temperature combustion is determined based on the pressure in the combustion chamber 5 detected by the combustion pressure sensor 3 7. That is,
When good low temperature combustion is being performed, the combustion pressure changes gently as shown in FIG. Specifically, the combustion pressure once peaks at the top dead center TDC as indicated by P 0 , and then peaks again after the top dead center TDC as indicated by P 1 . The peak pressure P 1 is generated by the combustion pressure, and when good low temperature combustion is being performed, the increase amount of the peak pressure P 1 with respect to the peak pressure P 0 , that is, the differential pressure ΔP (= P difference between the peak pressure P 0 and the peak pressure P 1 = P 1 -P
0 ) becomes relatively small.

【0090】これに対し例えば燃料粒子の密度の高い領
域が局所的に形成され、その結果着火後の圧力上昇量が
大きくなると燃焼温度が高くなる。このときにはもはや
低温燃焼が行われず、斯くして多量の煤の発生すること
になる。そこで本発明による実施例では差圧ΔP(=P
1 −P0 )が予め定められた上限値αを越えたときには
差圧ΔPが小さくなるように噴射時期を遅らせるように
している。
On the other hand, for example, a region where the density of fuel particles is high is locally formed, and as a result, when the amount of pressure increase after ignition increases, the combustion temperature increases. At this time, low temperature combustion is no longer performed, and thus a large amount of soot is generated. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the differential pressure ΔP (= P
When 1− P 0 ) exceeds a predetermined upper limit value α, the injection timing is delayed so that the differential pressure ΔP becomes smaller.

【0091】図23(A)に示されるように上限値αは
要求トルクTQが大きくなるほど小さくなり、図23
(B)に示されるように上限値αは機関回転数Nが高く
なるほど小さくなる。この上限値αは図23(C)に示
されるように要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数
としてマップの形で予めROM42内に記憶されてい
る。
As shown in FIG. 23A, the upper limit value α becomes smaller as the required torque TQ becomes larger.
As shown in (B), the upper limit α decreases as the engine speed N increases. This upper limit value α is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N, as shown in FIG.

【0092】また、良好な低温燃焼が行われず、燃焼不
良を生じるとピーク圧P1 がピーク圧P0 よりも低くな
る。従って本発明による実施例では差圧ΔP(=P1
0)が負になったときには噴射時期を早めて良好な低
温燃焼を行わせるようにしている。次に図22および図
24を参照しつつ差圧ΔPの検出方法について説明す
る。図24はクランク角割込みルーチンを示しており、
まず初めにステップ300において現在クランク角がC
A1(図22)であるか否かが判別される。クランク角
がCA1のときにはステップ301に進んでピークホー
ルド回路49の出力電圧が読込まれる。このときピーク
ホールド回路49の出力電圧はピーク圧P0 を表してお
り、従ってステップ301では、ピーク圧P0 が読込ま
れることになる。次いでステップ302ではリセット信
号がピークホールド回路49のリセット入力端子Rに入
力され、それによってピークホールド回路49がリセッ
トされる。
Further, if low temperature combustion is not performed satisfactorily and combustion failure occurs, the peak pressure P 1 becomes lower than the peak pressure P 0 . Therefore, in the embodiment according to the present invention, the differential pressure ΔP (= P 1
When P 0 ) becomes negative, the injection timing is advanced so that good low temperature combustion is performed. Next, a method of detecting the differential pressure ΔP will be described with reference to FIGS. 22 and 24. FIG. 24 shows a crank angle interrupt routine,
First, at step 300, the current crank angle is C
It is determined whether or not it is A1 (FIG. 22). When the crank angle is CA1, the routine proceeds to step 301, where the output voltage of the peak hold circuit 49 is read. At this time, the output voltage of the peak hold circuit 49 represents the peak pressure P 0. Therefore, in step 301, the peak pressure P 0 is read. Next, at step 302, the reset signal is input to the reset input terminal R of the peak hold circuit 49, whereby the peak hold circuit 49 is reset.

【0093】次いでステップ303では現在クランク角
がCA2(図22)であるか否かが判別される。クラン
ク角がCA2のときにはステップ304に進んでピーク
ホールド回路49の出力電圧が読込まれる。このときピ
ークホールド回路49の出力電圧はピーク圧P1 を表し
ており、従ってステップ304ではピーク圧P1 が読込
まれることになる。次いでステップ305ではリセット
信号がピークホールド回路49のリセット入力端子Rに
入力され、それによってピークホールド回路49がリセ
ットされる。次いでステップ306ではピーク圧P0
ピーク圧P1 との差圧ΔP(=P1 −P0 )が算出され
る。
Next, at step 303, it is judged if the present crank angle is CA2 (FIG. 22). When the crank angle is CA2, the routine proceeds to step 304, where the output voltage of the peak hold circuit 49 is read. At this time, the output voltage of the peak hold circuit 49 represents the peak pressure P 1 , and therefore the peak pressure P 1 is read in step 304. Next, at step 305, the reset signal is input to the reset input terminal R of the peak hold circuit 49, whereby the peak hold circuit 49 is reset. Next, at step 306, the differential pressure ΔP (= P 1 −P 0 ) between the peak pressure P 0 and the peak pressure P 1 is calculated.

【0094】次に図25に示される噴射時期制御ルーチ
ンについて説明する。図25を参照するとまず初めにス
テップ400において図14(B)に示すマップから基
準噴射開始時期θSが算出される。次いでステップ40
1では差圧ΔP(=P1 −P0 )が零よりも大きいか否
かが判別される。ΔP≧0のときにはステップ406に
進んで図23(C)に示すマップから上限値αが算出さ
れる。次いでステップ407では差圧ΔPが上限値αよ
りも小さいか否かが判別される。ΔP<αのときには処
理サイクルを完了する。即ち、0≦ΔP<αのときには
処理サイクルを完了する。
Next, the injection timing control routine shown in FIG. 25 will be described. Referring to FIG. 25, first, at step 400, the reference injection start timing θS is calculated from the map shown in FIG. 14 (B). Then step 40
At 1, it is determined whether the differential pressure ΔP (= P 1 −P 0 ) is greater than zero. When ΔP ≧ 0, the routine proceeds to step 406, where the upper limit value α is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 407, it is judged if the differential pressure ΔP is smaller than the upper limit value α. When ΔP <α, the processing cycle is completed. That is, when 0 ≦ ΔP <α, the processing cycle is completed.

【0095】一方、ステップ407においてΔP≧αで
あると判断されるとステップ408に進んで基準噴射開
始時期θSに対する補正値Δθに一定値eが加算され
る。次いでステップ409では基準噴射開始時期θSか
ら補正値Δθが減算され、それによって噴射開始時期θ
Sが遅くされる。次いでステップ410では許容最大遅
角時期θmin が算出される。この許容最大遅角時期θ
min は図26に示されるように要求トルクTQおよび機
関回転数Nの関数として予めROM42内に記憶されて
いる。次いでステップ411では噴射開始時期θSが許
容最大遅角時期θmi n よりも遅くなったか否か、即ちθ
S<θmin であるか否かが判別される。θS≧θmin
あれば処理サイクルを完了する。これに対してθS<θ
min になるとステップ412に進んで噴射開始時期θS
が許容最大遅角時期θmin とされる。
On the other hand, when it is judged at step 407 that ΔP ≧ α, the routine proceeds to step 408, where a constant value e is added to the correction value Δθ for the reference injection start timing θS. Next, at step 409, the correction value Δθ is subtracted from the reference injection start timing θS, whereby the injection start timing θ
S is delayed. Next, at step 410, the maximum allowable retard angle θ min is calculated. This maximum allowable retard angle θ
As shown in FIG. 26, min is stored in advance in the ROM 42 as a function of the required torque TQ and the engine speed N. Then whether step 411, the injection start timing θS becomes later than the allowable maximum retard timing theta mi n, i.e. theta
It is determined whether or not S <θ min . If θS ≧ θ min , the processing cycle is completed. On the other hand, θS <θ
When it reaches min , the routine proceeds to step 412, where the injection start timing θS
Is the maximum allowable retard angle θ min .

【0096】一方、ステップ401において差圧ΔPが
負であると判断されるとステップ402に進んで補正値
Δθから一定値eが減算される。次いでステップ403
では基準噴射開始時期θSから補正値Δθが減算され、
このとき噴射開始時期θSが早められる。次いでステッ
プ404では補正値Δθが零よりも大きいか否かが判別
される。Δθ≧0のときには処理サイクルを完了する。
これに対してΔQ<0になるとステップ405に進んで
噴射開始時期θSが図14(B)のマップから求められ
た基準噴射開始時期とされる。
On the other hand, when it is judged in step 401 that the differential pressure ΔP is negative, the routine proceeds to step 402, where a constant value e is subtracted from the correction value Δθ. Then step 403
Then, the correction value Δθ is subtracted from the reference injection start timing θS,
At this time, the injection start timing θS is advanced. Next, at step 404, it is judged if the correction value Δθ is larger than zero. When Δθ ≧ 0, the processing cycle is completed.
On the other hand, when ΔQ <0, the routine proceeds to step 405, where the injection start timing θS is made the reference injection start timing obtained from the map of FIG. 14 (B).

【0097】このように低温燃焼すべくスロットル弁2
0の開度およびEGR制御弁31の開度が制御されたと
きに差圧ΔPが上限値αよりも大きくなれば噴射開始時
期が徐々に遅くされ、差圧ΔPが負になれば噴射開始時
期が徐々に早められる。それによって常時良好な低温燃
焼を行うことができる。次に図27を参照しつつ図19
のステップ106において行われる第2の燃焼を実行す
るための運転制御IIのルーチンについて説明する。
Thus, the throttle valve 2 should be used for low temperature combustion.
When the opening degree of 0 and the opening degree of the EGR control valve 31 are controlled, if the differential pressure ΔP becomes larger than the upper limit value α, the injection start timing is gradually delayed, and if the differential pressure ΔP becomes negative, the injection start timing is increased. Is gradually accelerated. As a result, good low temperature combustion can always be performed. Next, referring to FIG. 27, FIG.
The routine of the operation control II for executing the second combustion performed in step 106 of is described.

【0098】図27を参照するとまず初めにステップ5
00において図17(A)に示すマップから目標燃料噴
射量Qが算出され、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Q
とされる。次いでステップ501では図18(A)に示
すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出さ
れる。次いでステップ502では図18(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
Referring to FIG. 27, first, step 5
At 00, the target fuel injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. 17 (A), and the fuel injection amount is the target fuel injection amount Q.
It is said that Next, at step 501, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 502, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE.

【0099】次いでステップ503では質量流量検出器
21により検出された吸入空気量Gaが取込まれる。次
いでステップ504では燃料噴射量Qと吸入空気量Ga
から実際の空燃比A/Fが算出される。次いでステップ
605では図16に示す目標空燃比t(A/F)が算出
される。次いでステップ606では実際の空燃比A/F
が目標空燃比t(A/F)よりも大きいか否かが判別さ
れる。A/F>t(A/F)のときにはステップ507
に進んでスロットル開度の補正値ΔSTが一定値αだけ
減少せしめられ、次いでステップ509へ進む。これに
対してA/F≦t(A/F)のときにはステップ08
に進んで補正値ΔSTが一定値αだけ増大せしめられ、
次いでステップ509に進む。ステップ509ではスロ
ットル弁20の目標開度STに補正値ΔSTを加算する
ことにより最終的な目標開度STが算出される。即ち、
実際の空燃比A/Fが目標空燃比t(A/F)となるよ
うにスロットル弁20の開度が制御される。次いでステ
ップ510では図17(B)に示すマップから噴射開始
時期θSが算出される。
Next, at step 503, the intake air amount Ga detected by the mass flow detector 21 is taken in. Next, at step 504, the fuel injection amount Q and the intake air amount Ga
From this, the actual air-fuel ratio A / F is calculated. Next, at step 605, the target air-fuel ratio t (A / F) shown in FIG. 16 is calculated. Next, at step 606, the actual air-fuel ratio A / F
Is larger than the target air-fuel ratio t (A / F). When A / F> t (A / F), step 507
Then, the correction value ΔST of the throttle opening is reduced by a constant value α, and then the routine proceeds to step 509. Step 5 08 when contrast of A / F ≦ t (A / F)
And the correction value ΔST is increased by a constant value α.
Then, it proceeds to step 509. In step 509, the final target opening ST is calculated by adding the correction value ΔST to the target opening ST of the throttle valve 20. That is,
The opening of the throttle valve 20 is controlled so that the actual air-fuel ratio A / F becomes the target air-fuel ratio t (A / F). Next, at step 510, the injection start timing θS is calculated from the map shown in FIG. 17 (B).

【0100】図28は運転制御IIを実行するための別の
実施例を示している。図28を参照するとまず初めにス
テップ600において図17(A)に示すマップから目
標燃料噴射量Qが算出され、燃料噴射量がこの目標燃料
噴射量Qとされる。次いでステップ601では図18
(A)に示すマップからスロットル弁20の目標開度S
Tが算出され、スロットル弁20の開度がこの目標開度
STとされる。次いでステップ602では図18(B)
に示すマップからEGR制御弁31の目標開度SEが算
出される。
FIG. 28 shows another embodiment for executing the operation control II. Referring to FIG. 28, first, at step 600, the target fuel injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. 17 (A), and the fuel injection amount is made this target fuel injection amount Q. Next, in step 601, FIG.
From the map shown in (A), the target opening S of the throttle valve 20
T is calculated, and the opening of the throttle valve 20 is set to this target opening ST. Next, in step 602, FIG.
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.

【0101】次いでステップ603では質量流量検出器
21により検出された吸入空気量Gaが取込まれる。次
いでステップ604では燃料噴射量Qと吸入空気量Ga
から実際の空燃比A/Fが算出される。次いでステップ
605では図16に示す目標空燃比t(A/F)が算出
される。次いでステップ606では実際の空燃比A/F
が目標空燃比t(A/F)よりも大きいか否かが判別さ
れる。A/F>t(A/F)のときにはステップ607
に進んでEGR制御弁開度に対する補正値ΔSEが一定
値αだけ増大せしめられ、次いでステップ609へ進
む。これに対してA/F≦t(A/F)のときにはステ
ップ608に進んで補正値ΔSEが一定値αだけ減少せ
しめられ、次いでステップ609に進む。ステップ60
9ではEGR制御弁31の目標開度SEに補正値ΔSE
を加算することにより最終的な目標開度SEが算出され
る。即ち、実際の空燃比A/Fが目標空燃比t(A/
F)となるようにEGR制御弁31の開度が制御され
る。次いでステップ610では図17(B)に示すマッ
プから噴射開始時期θSが算出される。
Next, at step 603, the intake air amount Ga detected by the mass flow rate detector 21 is taken in. Next, at step 604, the fuel injection amount Q and the intake air amount Ga
From this, the actual air-fuel ratio A / F is calculated. Next, at step 605, the target air-fuel ratio t (A / F) shown in FIG. 16 is calculated. Next, at step 606, the actual air-fuel ratio A / F
Is larger than the target air-fuel ratio t (A / F). When A / F> t (A / F), step 607
Then, the correction value ΔSE for the opening degree of the EGR control valve is increased by a constant value α, and then the routine proceeds to step 609. On the other hand, when A / F ≦ t (A / F), the routine proceeds to step 608, where the correction value ΔSE is decreased by a constant value α, and then the routine proceeds to step 609. Step 60
At 9, the correction value ΔSE is added to the target opening degree SE of the EGR control valve 31.
The final target opening degree SE is calculated by adding That is, the actual air-fuel ratio A / F is the target air-fuel ratio t (A /
The opening degree of the EGR control valve 31 is controlled so as to be F). Next, at step 610, the injection start timing θS is calculated from the map shown in FIG. 17 (B).

【0102】図29および図30に運転制御Iの第2実
施例を示す。この実施例では低温燃焼時において空燃比
センサ27により検出された実際の空燃比が目標空燃比
となるように吸入空気量が制御される。図29および図
30を参照するとまず初めにステップ700において図
15(A)に示すマップからスロットル弁20の目標開
度STが算出され、次いでステップ701において図1
5(B)に示すマップからEGR制御弁31の目標開度
SEが算出される。次いでステップ702では図14
(A)に示すマップから噴射量Qが算出される。次いで
ステップ703では機関アイドリング運転時であるか否
かが判別される。前述したように例えばアクセルペダル
50の踏込み量が零でありかつ車速が零のときに機関ア
イドリング運転時であると判断される。
29 and 30 show the second embodiment of the operation control I. In this embodiment, the intake air amount is controlled so that the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 27 becomes the target air-fuel ratio during low temperature combustion. Referring to FIG. 29 and FIG. 30, first, at step 700, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG.
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. Next, in step 702, FIG.
The injection amount Q is calculated from the map shown in (A). Next, at step 703, it is judged if the engine is idling or not. As described above, for example, when the amount of depression of the accelerator pedal 50 is zero and the vehicle speed is zero, it is determined that the engine is idling.

【0103】機関アイドリング運転時でないときにはス
テップ708にジャンプして図13に示す目標空燃比t
(A/F)が算出される。次いでステップ709では空
燃比センサ27により検出された実際の空燃比A/Fが
目標空燃比t(A/F)よりも大きいか否かが判別され
る。A/F>t(A/F)のときにはステップ710に
進んでスロットル弁開度に対する補正量ΔSTから一定
値aが減算され、次いでステップ712に進む。これに
対し、A/F≦t(A/F)のときにはステップ711
に進んで補正量ΔSTに一定値aが加算され、次いでス
テップ712に進む。ステップ712ではスロットル弁
20の目標開度STに補正値ΔSTを加算した値(=S
T+ΔST)が最終的なスロットル弁20の開度STと
される。従ってA/F>t(A/F)のときにはスロッ
トル弁20の開度が減少せしめられ、A/F≦t(A/
F)のときにはスロットル弁20の開度が増大せしめら
れ、それによって実際の吸入空気量Gaが目標吸入空気
量tGaとされ、空燃比が目標空燃比t(A/F)とさ
れる。
When the engine is not idling, the routine jumps to step 708 and the target air-fuel ratio t shown in FIG.
(A / F) is calculated. Next, at step 709, it is judged if the actual air-fuel ratio A / F detected by the air-fuel ratio sensor 27 is larger than the target air-fuel ratio t (A / F). When A / F> t (A / F), the routine proceeds to step 710, where the constant value a is subtracted from the correction amount ΔST with respect to the throttle valve opening, and then the routine proceeds to step 712. On the other hand, when A / F ≦ t (A / F), step 711
Then, a constant value a is added to the correction amount ΔST, and then the process proceeds to step 712. In step 712, a value obtained by adding the correction value ΔST to the target opening degree ST of the throttle valve 20 (= S
T + ΔST) is the final opening ST of the throttle valve 20. Therefore, when A / F> t (A / F), the opening degree of the throttle valve 20 is reduced, and A / F ≦ t (A / F
In the case of F), the opening degree of the throttle valve 20 is increased so that the actual intake air amount Ga becomes the target intake air amount tGa and the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio t (A / F).

【0104】ステップ714では図15(C)に示すマ
ップからスロットル弁20下流の空気吸込管17内の目
標圧力PM0が算出される。次いでステップ715では
圧力センサ3により検出された空気吸込管17内の圧
力PMが目標圧力PM0よりも高いか否かが判別され
る。PM>PM0のときにはステップ715に進んでE
GR制御弁31に対する補正値ΔSEから一定値bが減
算され、次いでステップ717に進む。これに対し、P
M≦PM0のときにはステップ716に進んで補正値Δ
SEに一定値bが加算され、次いでステップ717に進
む。
In step 714, the target pressure PM0 in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 15 (C). Then the pressure PM in the air suction pipe 17 detected by the pressure sensor 3 8 at step 715 whether or not higher than the target pressure PM0 is determined. When PM> PM0, the routine proceeds to step 715, where E
The constant value b is subtracted from the correction value ΔSE for the GR control valve 31, and then the process proceeds to step 717. On the other hand, P
When M ≦ PM0, the routine proceeds to step 716, where the correction value Δ
The constant value b is added to SE, and then the process proceeds to step 717.

【0105】ステップ717ではEGR制御弁31の目
標開度SEに補正値ΔSEを加算した値(=SE+ΔS
E)が最終的なEGR制御弁31の開度SEとされる。
従ってPM>PM0のときにはEGR制御弁31の開度
が減少せしめられ、PM≦PM0のときにはEGR制御
弁31の開度が増大せしめられ、それによってEGR率
が目標EGR率とされる。次いで図25に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
At step 717, the value obtained by adding the correction value ΔSE to the target opening degree SE of the EGR control valve 31 (= SE + ΔS
E) is the final opening SE of the EGR control valve 31.
Therefore, when PM> PM0, the opening degree of the EGR control valve 31 is reduced, and when PM ≦ PM0, the opening degree of the EGR control valve 31 is increased, whereby the EGR rate becomes the target EGR rate. Next, the routine proceeds to the injection timing control routine shown in FIG.

【0106】一方、ステップ703において機関アイド
リング運転時であると判別されたときにはステップ70
4に進んで機関回転数Nが目標アイドリング回転数N0
よりも高いか否かが判別される。N>N0 のときにはス
テップ705に進んで噴射量に対する補正値ΔQから一
定値Cが減算され、次いでステップ707に進む。これ
に対し、N≦N0 のときにはステップ706に進んで補
正値ΔQに一定値Cが加算され、次いでステップ707
に進む。
On the other hand, if it is determined in step 703 that the engine is idling, then step 70
4, the engine speed N is set to the target idling speed N 0.
Is higher than the above. When N> N 0, the routine proceeds to step 705, where the constant value C is subtracted from the correction value ΔQ for the injection amount, and then the routine proceeds to step 707. On the other hand, when N ≦ N 0, the routine proceeds to step 706, where the constant value C is added to the correction value ΔQ, and then step 707.
Proceed to.

【0107】ステップ707ではマップから算出された
噴射量Qに補正値ΔQを加算した値(=Q+ΔQ)が最
終的な噴射量Qとされる。従ってN>N0 のときには噴
射量が減少せしめられ、N≦N0 のときには噴射量が増
大せしめられ、それによって機関回転数Nが目標アイド
リング回転数N0 とされる。次いでステップ708から
ステップ712において吸入空気量が目標吸入空気量と
されると共に空燃比が目標空燃比t(A/F)とされ、
次いでステップ714からステップ717においてスロ
ットル弁20下流の圧力PMが目標圧力PM0とされ
る。このときEGR率は目標EGR率となる。
At step 707, the final injection amount Q is the value (= Q + ΔQ) obtained by adding the correction value ΔQ to the injection amount Q calculated from the map. Therefore, when N> N 0 , the injection amount is decreased, and when N ≦ N 0 , the injection amount is increased, whereby the engine speed N is set to the target idling speed N 0 . Next, at steps 708 to 712, the intake air amount is made the target intake air amount and the air-fuel ratio is made the target air-fuel ratio t (A / F).
Next, in steps 714 to 717, the pressure PM downstream of the throttle valve 20 is set to the target pressure PM0. At this time, the EGR rate becomes the target EGR rate.

【0108】図31から図35に運転制御Iの第3実施
例を示す。この実施例では図31に示されるように目標
空燃比A/Fが吸入空気量Gaと機関回転数Nの関数の
形で予め定められており、質量流量検出器21により検
出された実際の吸入空気量Gaと目標空燃比A/Fに基
づいて空燃比を目標空燃比A/Fとするのに必要な燃料
噴射量Qが算出される。
A third embodiment of the operation control I is shown in FIGS. 31 to 35. In this embodiment, the target air-fuel ratio A / F is predetermined in the form of a function of the intake air amount Ga and the engine speed N as shown in FIG. 31, and the actual intake air detected by the mass flow rate detector 21 is detected. The fuel injection amount Q required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F is calculated based on the air amount Ga and the target air-fuel ratio A / F.

【0109】また、この実施例ではスロットル弁20下
流の空気吸込17内の目標圧力PM0も図33(A)
に示されるように吸入空気量Gaおよび機関回転数Nの
関数としてマップの形で予めROM42内に記憶されて
おり、噴射開始時期θSも図33(B)に示されるよう
に吸入空気量Gaおよび機関回転数Nの関数としてマッ
プの形で予めROM42内に記憶されている。なお、こ
れら目標圧力PM0および噴射開始時期θSは噴射量Q
および機関回転数Nの関数としてマップの形で予めRO
M42内に記憶してもよい。
Further, in this embodiment, the target pressure PM0 in the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 is also shown in FIG.
As shown in Fig. 33, the intake air amount Ga and the engine speed N are pre-stored in the ROM 42 in the form of a map as a function, and the injection start timing &thgr; S is also shown in Fig. 33 (B). It is previously stored in the ROM 42 in the form of a map as a function of the engine speed N. The target pressure PM0 and the injection start timing θS are the injection amount Q
And RO in advance in the form of a map as a function of the engine speed N
It may be stored in M42.

【0110】また、この実施例では機関アイドリング運
転時にスロットル弁20の開度を制御することによっ
て、即ち吸入空気量を制御することによって機関回転数
が目標アイドリング回転数に制御される。次に図34お
よび図35を参照しつつ運転制御Iについて説明する。
図34および図35を参照するとまず初めにステップ8
00において図32(A)に示すマップからスロットル
弁20の目標開度STが算出され、次いでステップ80
1において図32(B)に示すマップからEGR制御弁
31の目標開度SEが算出される。次いでステップ80
2では機関アイドリング運転時であるか否かが判別され
る。前述したように例えばアクセルペダル50の踏込み
量が零でありかつ車速が零のときに機関アイドリング運
転時であると判断される。
Further, in this embodiment, the engine speed is controlled to the target idling speed by controlling the opening degree of the throttle valve 20 during engine idling operation, that is, by controlling the intake air amount. Next, the operation control I will be described with reference to FIGS. 34 and 35.
Referring to FIGS. 34 and 35, first, step 8
At 00, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG.
1, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. Then step 80
In 2, it is determined whether or not the engine is idling. As described above, for example, when the amount of depression of the accelerator pedal 50 is zero and the vehicle speed is zero, it is determined that the engine is idling.

【0111】機関アイドリング運転時でないときにはス
テップ807にジャンプして質量流量検出器21により
検出されている実際の吸入空気量Gaが取込まれる。次
いでステップ808では図31に示す目標空燃比t(A
/F)が算出される。次いでステップ809では吸入空
気量Gaと目標空燃比t(A/F)に基づいて空燃比を
目標空燃比t(A/F)とするのに必要な燃料噴射量Q
が算出される。
When the engine is not idling, the routine jumps to step 807 and the actual intake air amount Ga detected by the mass flow rate detector 21 is taken in. Next, at step 808, the target air-fuel ratio t (A
/ F) is calculated. Next, at step 809, the fuel injection amount Q required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio t (A / F) based on the intake air amount Ga and the target air-fuel ratio t (A / F).
Is calculated.

【0112】次いでステップ810では図33(A)に
示すマップからスロットル弁20下流の空気吸込管17
内の目標圧力PM0が算出される。次いでステップ81
1では圧力センサ3により検出された空気吸込管17
内の圧力PMが目標圧力PM0よりも高いか否かが判別
される。PM>PM0のときにはステップ812に進ん
でEGR制御弁31に対する補正値ΔSEから一定値b
が減算され、次いでステップ814に進む。これに対
し、PM≦PM0のときにはステップ813に進んで補
正値ΔSEに一定値bが加算され、次いでステップ81
4に進む。
Next, at step 810, from the map shown in FIG. 33A, the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 is drawn.
The target pressure PM0 therein is calculated. Then step 81
1 air suction pipe 17 detected by the pressure sensor 3 8,
It is determined whether the internal pressure PM is higher than the target pressure PM0. When PM> PM0, the routine proceeds to step 812, where the correction value ΔSE for the EGR control valve 31 is changed to a constant value b.
Is subtracted, then step 814 is reached. On the other hand, when PM ≦ PM0, the routine proceeds to step 813, where the constant value b is added to the correction value ΔSE, and then step 81
Go to 4.

【0113】ステップ814ではEGR制御弁31の目
標開度SEに補正値ΔSEを加算した値(=SE+ΔS
E)が最終的なEGR制御弁31の開度SEとされる。
従ってPM>PM0のときにはEGR制御弁31の開度
が減少せしめられ、PM≦PM0のときにはEGR制御
弁31の開度が増大せしめられ、それによってEGR率
が目標EGR率とされる。次いで図25に示される噴射
時期制御ルーチンに進む。
At step 814, a value obtained by adding the correction value ΔSE to the target opening degree SE of the EGR control valve 31 (= SE + ΔS
E) is the final opening SE of the EGR control valve 31.
Therefore, when PM> PM0, the opening degree of the EGR control valve 31 is reduced, and when PM ≦ PM0, the opening degree of the EGR control valve 31 is increased, whereby the EGR rate becomes the target EGR rate. Next, the routine proceeds to the injection timing control routine shown in FIG.

【0114】一方、ステップ802において機関アイド
リング運転時であると判別されたときにはステップ80
3に進んで機関回転数Nが目標アイドリング回転数N0
よりも高いか否かが判別される。N>N0 のときにはス
テップ804に進んでスロットル弁開度に対する補正値
ΔSTから一定値aが減算され、次いでステップ806
に進む。これに対し、N≦N0 のときにはステップ80
5に進んで補正値ΔSTに一定値aが加算され、次いで
ステップ806に進む。
On the other hand, if it is determined in step 802 that the engine is idling, then step 80
3, the engine speed N is set to the target idling speed N 0.
Is higher than the above. When N> N 0, the routine proceeds to step 804, where the constant value a is subtracted from the correction value ΔST for the throttle valve opening, and then step 806.
Proceed to. On the other hand, when N ≦ N 0 , step 80
5, the constant value a is added to the correction value ΔST, and then the process proceeds to step 806.

【0115】ステップ806ではスロットル弁20の目
標開度STに補正値ΔSTを加算した値(=ST+ΔS
T)が最終的なスロットル弁20の開度STとされる。
従ってN>N0 のときにはスロットル弁20の開度が減
少せしめられ、N≦N0 のときにはスロットル弁20の
開度が増大せしめられ、それによって機関回転数Nが目
標アイドリング回転数N0 とされる。次いでステップ8
07からステップ809において空燃比が目標空燃比t
(A/F)とされ、次いでステップ810からステップ
814においてスロットル弁20下流の圧力PMが目標
圧力PM0とされる。このときEGR率は目標EGR率
となる。
In step 806, a value obtained by adding the correction value ΔST to the target opening degree ST of the throttle valve 20 (= ST + ΔS
T) is the final opening ST of the throttle valve 20.
Therefore, when N> N 0 , the opening degree of the throttle valve 20 is decreased, and when N ≦ N 0 , the opening degree of the throttle valve 20 is increased, whereby the engine speed N is made the target idling speed N 0. It Then step 8
From 07 to step 809, the air-fuel ratio is the target air-fuel ratio t
(A / F), and then in steps 810 to 814, the pressure PM downstream of the throttle valve 20 is set to the target pressure PM0. At this time, the EGR rate becomes the target EGR rate.

【0116】運転制御Iの第1実施例(図20および図
21)および第2実施例(図29および図30)では要
求トルクTQおよび機関回転数Nに基づいて噴射量Qお
よび目標空燃比t(A/F)が算出され、これら噴射量
Qおよび目標空燃比t(A/F)に基づいて空燃比が目
標空燃比t(A/F)となるように吸入空気量Gaが制
御される。従ってこの場合には実際の噴射量が算出され
た噴射量Qに一致している限り、吸入空気量Gaは要求
トルクTQおよび機関回転数Nに応じた目標吸入空気量
となる。
In the first embodiment (FIGS. 20 and 21) and the second embodiment (FIGS. 29 and 30) of the operation control I, the injection amount Q and the target air-fuel ratio t are calculated based on the required torque TQ and the engine speed N. (A / F) is calculated, and the intake air amount Ga is controlled based on the injection amount Q and the target air-fuel ratio t (A / F) so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio t (A / F). . Therefore, in this case, as long as the actual injection amount matches the calculated injection amount Q, the intake air amount Ga becomes the target intake air amount according to the required torque TQ and the engine speed N.

【0117】しかしながら運転制御Iの第3実施例(図
34および図35)では吸入空気量がスロットル弁開度
およびEGR制御弁開度のみに基づいて制御されてお
り、従って例えばスロットル弁20が目詰りを生ずると
実際の吸入空気量Gaが目標吸入空気量からずれてしま
う。第3実施例ではこのように実際の吸入空気量Gaが
目標吸入空気量からずれたとしても空燃比が目標空燃比
t(A/F)となりかつEGR率が目標EGR率となる
ように目標空燃比が吸入空気量Gaと機関回転数Nに基
づいて定められ、スロットル弁20下流の目標圧力PM
0が吸入空気量Gaと機関回転数Nに基づいて定められ
る。
However, in the third embodiment of the operation control I (FIGS. 34 and 35), the intake air amount is controlled only on the basis of the throttle valve opening and the EGR control valve opening. When clogging occurs, the actual intake air amount Ga deviates from the target intake air amount. In the third embodiment, even if the actual intake air amount Ga deviates from the target intake air amount as described above, the target air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio t (A / F) and the EGR rate becomes the target EGR rate. The fuel ratio is determined based on the intake air amount Ga and the engine speed N, and the target pressure PM downstream of the throttle valve 20 is set.
0 is determined based on the intake air amount Ga and the engine speed N.

【0118】なお、スロットル弁20を排気ターボチャ
ージャ15のコンプレッサ16下流に配置し、EGR通
路29をスロットル弁20下流の吸気通路内に連結する
こともできる。この場合には圧力センサ3がスロット
ル弁20下流の吸気通路内に配置され、スロットル弁2
0下流の吸気通路内の圧力が目標圧力PM0となるよう
にEGR制御弁31の開度が制御される。
The throttle valve 20 may be arranged downstream of the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 and the EGR passage 29 may be connected to the intake passage downstream of the throttle valve 20. The pressure sensor 3 8 is disposed in the throttle valve 20 downstream of the intake passage in this case, the throttle valve 2
The opening degree of the EGR control valve 31 is controlled so that the pressure in the intake passage downstream of 0 becomes the target pressure PM0.

【0119】[0119]

【発明の効果】EGR率を目標EGR率に正確に一致さ
せることができる。
The EGR rate can be exactly matched with the target EGR rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】圧縮着火式内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.

【図2】スロットル弁周りの拡大側面断面図である。FIG. 2 is an enlarged side sectional view around a throttle valve.

【図3】別の実施例を示すスロットル弁周りの拡大側面
断面図である。
FIG. 3 is an enlarged side sectional view around a throttle valve showing another embodiment.

【図4】スモークおよびNOx の発生量等を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing amounts of smoke and NO x generated, and the like.

【図5】燃焼圧を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a combustion pressure.

【図6】燃料分子を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a fuel molecule.

【図7】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the amount of smoke generated and the EGR rate.

【図8】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図9】第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIを示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a first operating region I and a second operating region II.

【図10】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図11】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an opening of a throttle valve and the like.

【図12】要求トルクを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a required torque.

【図13】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
13 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operating region I. FIG.

【図14】噴射量等のマップを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a map of an injection amount and the like.

【図15】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
FIG. 15 is a diagram showing a map of a target opening degree etc. of a throttle valve.

【図16】第2の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.

【図17】噴射量等のマップを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a map of an injection amount and the like.

【図18】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
FIG. 18 is a diagram showing a map of a target opening degree etc. of a throttle valve.

【図19】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 19 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図20】運転制御Iを実行するための第1実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart showing a first embodiment for executing operation control I.

【図21】運転制御Iを実行するための第1実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 21 is a flowchart showing a first embodiment for executing operation control I.

【図22】燃焼圧等を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing combustion pressure and the like.

【図23】上限値αを示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an upper limit value α.

【図24】クランク角割込みルーチンを示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a crank angle interruption routine.

【図25】噴射時期を制御するためのフローチャートで
ある。
FIG. 25 is a flowchart for controlling the injection timing.

【図26】許容最大遅角時期のマップを示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a map of an allowable maximum retard timing.

【図27】運転制御IIを実行するためのフローチャート
である。
FIG. 27 is a flowchart for executing operation control II.

【図28】運転制御IIを実行するための別の実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 28 is a flowchart showing another embodiment for executing operation control II.

【図29】運転制御Iを実行するための第2実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 29 is a flowchart showing a second embodiment for executing the operation control I.

【図30】運転制御Iを実行するための第2実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 30 is a flowchart showing a second embodiment for executing operation control I.

【図31】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
FIG. 31 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operating region I.

【図32】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 32 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.

【図33】スロットル弁下流の吸気通路内の目標圧力等
のマップを示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing a map of target pressure and the like in the intake passage downstream of the throttle valve.

【図34】運転制御Iを実行するための第3実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 34 is a flowchart showing a third embodiment for executing operation control I.

【図35】運転制御Iを実行するための第3実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 35 is a flowchart showing a third embodiment for executing operation control I.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 20…スロットル弁 31…EGR制御弁 37…圧力センサ 6 ... Fuel injection valve 20 ... Throttle valve 31 ... EGR control valve 37 ... Pressure sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/24 F01N 3/24 S F02D 21/08 301 F02D 21/08 301B 301D 41/02 351 41/02 351 41/04 360 41/04 360C 385 385J 41/14 310 41/14 310N 41/16 41/16 Z 45/00 301 45/00 301F (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 安部 司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−4287(JP,A) 特開 平8−254134(JP,A) 特開 平9−32650(JP,A) 特開 平9−79091(JP,A) 特開 平8−61112(JP,A) 特開 平9−14016(JP,A) 特開 平5−1628(JP,A) 特開 平7−269375(JP,A) 特開 平8−246935(JP,A) 特開 平8−177654(JP,A) 特開 平8−86251(JP,A) 特開 平9−287527(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/07 550 F02M 25/07 570 F01N 3/08 F01N 3/24 F02D 21/08 301 F02D 41/02 351 F02D 41/04 360 F02D 41/04 385 F02D 41/14 310 F02D 41/16 F02D 45/00 301 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/24 F01N 3/24 S F02D 21/08 301 F02D 21/08 301B 301D 41/02 351 41/02 351 41/04 360 41/04 360C 385 385J 41/14 310 41/14 310N 41/16 41/16 Z 45/00 301 45/00 301F (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Tsukasa Abe 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (56) References JP 7-4287 (JP, A) JP 8-254134 (JP, A) JP 9-32650 (JP, A) JP 9-79091 (JP, A) JP 8 -61112 (JP, A) JP-A-9-14016 (JP, A) JP-A-5-1628 (JP, A) JP-A-7-269375 (JP, A) JP-A-8-246935 (JP, A) ) JP-A-8-177654 (JP, A) JP-A-8-86251 (JP, A) JP-A-9-287527 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02M 25/07 550 F02M 25/07 570 F01N 3/08 F01N 3/24 F02D 21/08 301 F02D 41/02 351 F02D 41/04 360 F02D 41/04 385 F02D 41/14 310 F02D 41/16 F02D 45 / 00 301

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室内に供給される再循環排気ガス量
を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに
し、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増
大していくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその
周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほと
んど発生しなくなる内燃機関において、機関吸気通路内
に再循環排気ガスを供給すると共に煤の発生量がピーク
となる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再
循環排気ガス量を多くすることによって燃焼室内におけ
る燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成さ
れる温度よりも低い温度に抑制し、燃焼室内に供給され
る吸入空気量を機関の運転状態に応じた予め定められた
吸入空気量に制御するための吸入空気量制御手段と、吸
気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、吸気通路内
の圧力に基づいて排気ガス再循環率が目標排気ガス再循
環率となるように再循環排気ガス量を制御する再循環排
気ガス量制御手段とを具備した内燃機関。
1. A recirculated exhaust gas generation amount of As you increase the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber soot is <br/> peaked gradually increased, is supplied to the combustion chamber Further increase the amount
The fuel used during combustion in the combustion chamber and its
The ambient gas temperature becomes lower than the soot formation temperature,
In an internal combustion engine that rarely occurs, the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas that supplies the recirculated exhaust gas into the engine intake passage and the peak amount of soot is generated. In the combustion chamber by
The soot generates the temperature of the fuel and the gas around it during combustion.
The intake air amount control means for controlling the intake air amount supplied to the combustion chamber to a predetermined intake air amount according to the operating state of the engine by suppressing the temperature to a temperature lower than A pressure detecting means for detecting the pressure, and a recirculation exhaust gas amount control means for controlling the recirculation exhaust gas amount so that the exhaust gas recirculation rate becomes the target exhaust gas recirculation rate based on the pressure in the intake passage. Internal combustion engine equipped.
【請求項2】 排気ガス再循環率を目標排気ガス再循環
率とするのに必要な機関運転状態に応じた吸気通路内の
目標圧力を予め記憶した記憶手段を具備し、該再循環排
気ガス量制御手段は吸気通路内の圧力が該目標圧力とな
るように再循環排気ガス量を制御する請求項1に記載の
内燃機関。
2. The recirculation exhaust gas is provided with a storage means for pre-storing a target pressure in the intake passage according to an engine operating condition necessary for making the exhaust gas recirculation rate the target exhaust gas recirculation rate. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the amount control means controls the recirculated exhaust gas amount so that the pressure in the intake passage becomes the target pressure.
【請求項3】 上記再循環排気ガス量制御手段が機関排
気通路と機関吸気通路とを連結する排気ガス再循環通路
内に配置された排気ガス再循環制御弁を具備し、該再循
環排気ガス量制御手段は吸気通路内の圧力が該目標圧力
となるように排気ガス再循環制御弁の開度を制御する請
求項2に記載の内燃機関。
3. The recirculation exhaust gas amount control means comprises an exhaust gas recirculation control valve arranged in an exhaust gas recirculation passage connecting the engine exhaust passage and the engine intake passage, and the recirculation exhaust gas. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the amount control means controls the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve so that the pressure in the intake passage becomes the target pressure.
【請求項4】 吸入空気量を検出するための吸入空気量
検出手段と、検出された吸入空気量に基づいて空燃比を
機関の運転状態に応じた目標空燃比に制御する空燃比制
御手段とを具備した請求項1に記載の内燃機関。
4. An intake air amount detection means for detecting the intake air amount, and an air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio to a target air-fuel ratio according to the operating state of the engine based on the detected intake air amount. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
【請求項5】 燃料噴射量を算出する算出手段を具備
し、該空燃比制御手段は検出された吸入空気量と算出さ
れた燃料噴射量との比が目標空燃比となるように吸入空
気量を補正する請求項4に記載の内燃機関。
5. An air-fuel ratio control means is provided with a calculating means for calculating a fuel injection quantity, and the air-fuel ratio control means makes the ratio of the detected intake air quantity and the calculated fuel injection quantity a target air-fuel ratio. The internal combustion engine according to claim 4, which corrects
【請求項6】 空燃比を検出するための空燃比検出手段
を具備し、該空燃比制御手段は検出された空燃比が目標
空燃比となるように吸入空気量を補正する請求項4に記
載の内燃機関。
6. The air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio is provided, and the air-fuel ratio control means corrects the intake air amount so that the detected air-fuel ratio becomes a target air-fuel ratio. Internal combustion engine.
【請求項7】 該空燃比制御手段は検出された吸入空気
量に基づいて空燃比を目標空燃比とするのに必要な燃料
噴射量を算出する請求項4に記載の内燃機関。
7. The internal combustion engine according to claim 4, wherein the air-fuel ratio control means calculates a fuel injection amount required to bring the air-fuel ratio to a target air-fuel ratio based on the detected intake air amount.
【請求項8】 吸入空気量制御手段が機関吸気通路内に
配置されたスロットル弁を具備し、燃焼室内に供給され
る吸入空気量が機関の運転状態に応じた予め定められた
吸入空気量となるようにスロットル弁の開度が制御され
る請求項1に記載の内燃機関。
8. The intake air amount control means comprises a throttle valve disposed in the engine intake passage, and the intake air amount supplied into the combustion chamber is a predetermined intake air amount according to the operating state of the engine. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening degree of the throttle valve is controlled so that.
【請求項9】 噴射時期を記憶した記憶手段を具備し、
噴射時期を記憶された噴射時期に基づいて制御するよう
にした請求項1に記載の内燃機関。
9. A storage means for storing the injection timing is provided,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection timing is controlled based on the stored injection timing.
【請求項10】 燃焼室内の燃焼圧を検出するための燃
焼圧検出手段を具備し、該燃焼圧に基づいて噴射時期を
制御するようにした請求項9に記載の内燃機関。
10. The internal combustion engine according to claim 9, further comprising combustion pressure detecting means for detecting the combustion pressure in the combustion chamber, and controlling the injection timing based on the combustion pressure.
【請求項11】 機関アイドリング運転時に機関回転数
を目標アイドリング回転数に制御する回転数制御手段を
具備した請求項1に記載の内燃機関。
11. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising rotation speed control means for controlling the engine rotation speed to a target idling rotation speed during engine idling operation.
【請求項12】 上記回転数制御手段は燃料噴射量を制
御することによって機関回転数を目標アイドリング回転
数に維持する請求項11に記載の内燃機関。
12. The internal combustion engine according to claim 11, wherein the engine speed control means maintains the engine speed at the target idling speed by controlling the fuel injection amount.
【請求項13】 上記回転数制御手段は吸入空気量を制
御することによって機関回転数を目標アイドリング回転
数に維持する請求項11に記載の内燃機関。
13. The internal combustion engine according to claim 11, wherein the engine speed control means maintains the engine speed at the target idling speed by controlling the intake air amount.
【請求項14】 吸入空気量制御手段が機関吸気通路内
に配置されたスロットル弁を具備し、スロットル弁周り
の吸気通路内壁面部分を外方に向けて膨出させると共に
外方に向けて膨出せしめられた吸気通路内壁面部分の形
状をスロットル弁が全閉位置から開弁するにつれてスロ
ットル弁の弁体周縁と該吸気通路内壁面部分間の流路面
積が徐々に増大するような形状とした請求項1に記載の
内燃機関。
14. The intake air amount control means comprises a throttle valve arranged in the engine intake passage, and the intake passage inner wall surface portion around the throttle valve bulges outward and expands outward. The shape of the exposed inner wall surface portion of the intake passage is such that the flow passage area between the valve body peripheral edge of the throttle valve and the inner wall surface portion of the intake passage gradually increases as the throttle valve opens from the fully closed position. The internal combustion engine according to claim 1.
【請求項15】 排気ガス再循環率がほぼ55パーセン
ト以上である請求項1に記載の内燃機関。
15. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation rate is approximately 55% or more.
【請求項16】 機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置した請求項1に記載の内燃機関。
16. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage.
【請求項17】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はNO
x 吸収剤の少くとも一つからなる請求項16に記載の内
燃機関。
17. The catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO.
An internal combustion engine according to claim 16, wherein the x absorbent comprises at least one.
【請求項18】 煤の発生量がピークとなる再循環排気
ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が
多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量
がピークとなる再循環ガス量よりも燃焼室内に供給され
る再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切
換える切換手段を具備した請求項1に記載の内燃機関。
18. The first combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the soot generation amount reaches a peak, and the soot generation amount peaks. 2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising switching means for selectively switching between the second combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas that becomes
【請求項19】 機関の運転領域を低負荷側の第1の運
転領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運
転領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2
の燃焼を行うようにした請求項18に記載の内燃機関。
19. The engine operating region is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and first combustion is performed in the first operating region to perform the second operating region. Second in the area
The internal combustion engine according to claim 18, wherein the combustion is performed.
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